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模具超深冷处理的原理和应用效果

发布时间:2017-06-10   作者:丑八怪   点击:79



  一.影响模具使用寿命及尺寸安定性的主要因素

  1.残余奥氏体的影响

  淬火后奥氏体在常温下不能完全转变为马氏体,如D2材料在正常淬火后不能转变的残余奥氏体可达20%,而在350℃以下的回火中,残余奥氏体的量几乎不发生变化,但在模具的后加工及使用中,如磨削、电加工、高速冲压中的摩擦发热,却很容易导致残余奥氏体进一步转变,由于新生的马氏体脆性极大,因而使模具的耐冲击性能恶化。

  同时,由于奥氏体与马氏体的容积比不一样,残余奥氏体量的不稳定将带来模具尺寸的不稳定,包括线切割定位精度的流失,孔径垂直度的下降,导致夹线,也包括模具使用及存放中精度的变化。

  模具的后加工,包括磨削、电加工,其产生的局部高热均在加工表面,因而会造成模具表面组织的转变,表面造成的新生马氏体使模具表面和韧口的脆性增加,疲劳抗力下降,同时使模具的耐磨性降低。过量的磨削及放电,还会造成表面龟裂。

  2.残余应力的影响

  模具淬火的残余应力来源于两个方面:一为加热及冷却不均匀产生的体积应力;二为马氏体转变产生的组织应力。这两种残余应力一般均为拉应力,这种残余拉应力的存在降低了模具的实际承载能力,也就是降低了模具的疲劳寿命。残余应力的存在会使模具受外力作用时,尺寸容易发生变化。同时,模具加工过程产生的应力重新分布,往往使加工精度不易达到,严重时还会造成模具开裂。

  二.深冷处理与超深冷处理的机理

  材料在淬火过程中发生奥氏体向马氏体转变,由于马氏体的容积比较大,因而在材料内部造成很大的压应力,使得奥氏体向马氏体转变与越来越困难,最后导致转变进行不下去,剩余的奥氏体即称为残余奥氏体,这是在室温条件下发生的变化。如果转变的环境温度大幅下降,会导致马氏体的体积发生收缩,其对周边的压应力就会减小,这样残余奥氏体的转变又得以进行,深冷处理的机理就在于此。

  一般来讲,D2材料室温条件下淬火会残留20%的奥氏体,在-196℃超深冷时,其残余奥氏体量会下降到2-4%,在-80℃一般深冷处理时,仍会保留10%的残余奥氏体。

  三.超深冷处理能达到的效果

  1.残余奥氏体几乎全部转变为马氏体,模具的硬度得到提高(一般可提高1-3HRC);

  2.耐磨性提高;

  3.残留应力大幅度下降;

  4.改善线切割的加工性能,精度(包括定位精度)稳定性好,粗切的孔径垂直度偏差减少,切割大件或薄件不会产生夹线;

  5.室温变化(±20℃)引起的模具尺寸的线性变化比常规处理可减少三分之二,有利于模具高精度尺寸的保持;

  6.冲切口的寿命明显提高,可显著降低模具的使用成本。

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