精密模具（jù）零件的熱（rè）處理變形及預防措施

　　精密模（mó）具零件熱處理（lǐ）變形是模具處理過程的主要缺陷之一，對一些精密複雜模具，常因熱處理變形而報廢，因此控製精密複雜（zá）模具的變形一直成為熱處理生產中的關鍵問題。眾所周知，模（mó）具在熱處理時，特別（bié）是在淬火過程中，由於模具截麵各部分加熱和冷卻速度的不一致而引起的溫度（dù）差，加之組織轉變的不等（děng）時性等原因，使得模具截麵各（gè）部分體積（jī）脹縮不均勻，組織轉變的不均勻，從而引起“組織應力”和模具內（nèi）外溫差所（suǒ）引（yǐn）起的熱應力。當（dāng）其內應力超過模具的屈服極限時,就會引起模具的變形。因（yīn）此（cǐ），減少和控製精密複雜模（mó）具變形乃是廣大熱處理工作者的一項重要的研究課題。本文試（shì）就精密模具零件變形狀況、變（biàn）形原因的研究（jiū），來探討（tǎo）減少和控製精密複雜模具（jù）變形的措施，以提高模（mó）具產品的質量和使用壽命。

　　一、精密模具零件材料的影響因素（sù）及預防措施：

　　1．模具（jù）的選材：

　　（1）某機械廠從選材和熱處理簡便考慮，選擇T10A鋼製造截麵尺寸相差懸殊、要求（qiú）淬（cuì）火後變形較小的較複雜模具，硬度要求56-60HRC。熱處理後模具硬度符合技術要求，但模（mó）具（jù）變形較大，無（wú）法使用，造成模具報廢。後來該廠采用微變形鋼Cr12鋼製造，模具熱處（chù）理後硬度和變（biàn）形量（liàng）都符合要求。

　　（2）預防措施：因此製造精密複（fù）雜、要求變形較小的模具，要盡量選用（yòng）微變形鋼（gāng），如（rú）空淬鋼等。

　　2．模（mó）具材質（zhì）的影響（xiǎng）：

　　某廠送來一批Cr12MoV鋼較複雜模具，模具都帶有￠60mm圓孔，模具熱處理後，部分模具圓孔（kǒng）出現（xiàn）橢圓，造成模具報（bào）廢。一（yī）般來說Cr12MoV鋼是微（wēi）變形鋼，不應該出現較大變形。我們對變形嚴重的模具進行金相分析發現，模具鋼中含（hán）有大量共晶碳化物，且呈帶狀和塊狀（zhuàng）分（fèn）布。

　　（1）模具橢圓（變形）產生（shēng）的（de）原因這是（shì）因為模具鋼中呈一定方向分布的不均勻（yún）碳化物的存（cún）在，碳化（huà）物的膨脹係數比鋼（gāng）的基體組織小３０％左右，加熱時它阻止模（mó）具內孔膨脹，冷卻（què）時（shí）又阻止模具內孔收（shōu）縮，使模具內孔發（fā）生不均勻的變形（xíng），使模具（jù）的圓孔出現橢圓（yuán）。

　　（2）預防措施：

　　①在製造精密複（fù）雜模具時，要盡量選擇碳化物偏析較小的模具鋼，不要（yào）圖便宜，選用小鋼廠生產的材質較差鋼材。

　　②對存在碳化物嚴重偏析的模具鋼要進行合理鍛造，來打碎碳化物晶（jīng）塊，降低碳化物不均勻分布的等級，消除性能的各向異性。 

　　③對鍛（duàn）後的模具鋼要進行調質熱（rè）處理，使之（zhī）獲得碳化物分布均勻、細小和彌散的索氏體組織（zhī）、從而減少精密複雜模具熱（rè）處理後的變形。

　　④對於尺寸較大（dà）或無法鍛造的模具，可（kě）采用固溶雙細化處理，使碳化物細化、分布均勻，棱角圓整化，可達到減少模具熱處理（lǐ）變形（xíng）的目的。

　　二、模具結構設計的影響因（yīn）素及預防措（cuò）施（shī）：

　　有些模具選材和鋼的材質都很好，往往因為模具結（jié）構設（shè）計不合理，如（rú）薄邊（biān）、尖角（jiǎo）、溝槽、突變的台階、厚薄懸殊等（děng），造（zào）成模具熱處理後變形較大（dà）。

　　1、變形的原因：由於（yú）模（mó）具各處厚薄不均（jun1）或（huò）存在尖銳圓角，因（yīn）此在淬火時引起模具各（gè）部位（wèi）之間的熱應力和組織（zhī）應力的不同，導致各部位體積膨脹的不同，使模具淬火後（hòu）產生變形（xíng）。

　　2、預防措施：設（shè）計模具時，在滿足實際生產需要的情況下，應盡量減（jiǎn）少模具厚（hòu）薄懸殊，結構不對稱，在模具的厚薄交界（jiè）處，盡可能采用平滑過（guò）渡等結構設計。根據模具的變（biàn）形規律，預留加工餘量，在淬火後不致於因為模具變形而使模具報廢。

　　對形狀特（tè）別複雜的模具，為使淬火時冷卻均勻，可采用給合結構（gòu）。

　　三、模具製造工序及殘餘應力的影響因素及預防措施：

　　在工廠經常發現，一些形狀複雜、精度要求（qiú）高的模（mó）具，在熱處理後（hòu）變形較大，經認真調查後發（fā）現，模具在機械加工（gōng）和最後熱處理未進行任（rèn）何預先熱處理。

　　1、變形原（yuán）因：在機械加工過程（chéng）中的（de）殘餘應力和淬火後的應力疊加，增大了模具熱處理後的變形。

　　2、預防措（cuò）施：

　　（1）粗加工後、半精（jīng）加工前應進行一次去應力退（tuì）火，即（630-680）℃×（3-4）h爐冷至500℃以下出爐空冷（lěng），也可（kě）采用400℃×（2-3）h去應力處理。

　　（2）降低淬火溫度，減少淬火（huǒ）後的殘餘（yú）應力。

　　（3）采（cǎi）用淬油170ºC出油空冷（分級淬（cuì）火）。

　　（4）采（cǎi）用等溫（wēn）淬火工藝可減少淬火（huǒ）殘（cán）餘應力。

　　采（cǎi）用以上措施可使模具淬火後殘餘應（yīng）力（lì）減少，模具變形較小。

　　四、熱處理加熱工藝的影響因素及預防措施：

　　加熱（rè）速度的影響：模具熱處（chù）理後（hòu）的變形一般都認為（wéi）是冷卻造成的，這是不正確的。模（mó）具特（tè）別是複雜模具，加工（gōng）工藝的正確與否對模具的變（biàn）形往往產生較大的影響，對一些模具加熱（rè）工藝的對比可明顯（xiǎn）看出，加熱速度較快，往往產生較大的變（biàn）形。

　　（1）變形的原因（yīn）：任何金屬加熱時（shí）都要膨脹，由於（yú）鋼在加熱時，同一個（gè）模具內，各部分的溫度不均（即加熱的（de）不均勻（yún））就必然（rán）會造成模具內各部分的膨脹的不一致性（xìng），從而形成因加（jiā）熱不均的內應力。在鋼的相變點（diǎn）以下溫度，不均勻的加熱主要產生熱應力，超過相變溫度加熱（rè）不均勻，還會產生組織（zhī）轉變的不等時性，既產生組織應力。因此加熱速度越快，模具表麵與（yǔ）心部的（de）溫度差別越大，應力也越大，模具（jù）熱處理（lǐ）後產（chǎn）生的變形也越大。

　　（2）預防措施：對複雜模具在相變點以下加熱時應（yīng）緩慢加熱，一般來說，模具真空熱處理（lǐ）變形要比鹽浴爐加熱淬火小（xiǎo）得多（duō）。‚采用預熱，對（duì）於低合（hé）金鋼模具可采用一次預熱（550-620ºC）；對於高合金剛模具應采用（yòng）二（èr）次預熱（550-620ºC和（hé）800-850ºC）。