Actualmente, na fabricação de moldes, EDM, formando moagem, corte de arame e outros novos processos foram aplicados, que resolveram os problemas de processamento complexo de moldes e deformação por tratamento térmico. No entanto, esses novos processos não são universalmente aplicáveis ​​devido a várias condições. Portanto, como reduzir a deformação do tratamento térmico do dado ainda é uma questão muito importante.

O molde geral requer alta precisão. Após o tratamento térmico, é inconveniente ou mesmo impossível realizar o processamento e a calibração. Portanto, mesmo após o tratamento térmico, mesmo que as propriedades da estrutura atinjam os requisitos, se a deformação for fraca, ela ainda será descartada devido à irremediabilidade. Não afeta apenas a produção, mas também causa perdas econômicas.

A lei geral de deformação por tratamento térmico não é discutida aqui. A seguir, uma breve análise de alguns fatores que afetam a deformação do molde.

Efeito dos materiais de molde na deformação do tratamento térmico

O efeito do material na deformação do tratamento térmico inclui tanto a composição química do aço como a estrutura original.

Do ponto de vista do material em si, a distorção do tratamento térmico é influenciada principalmente pela influência da composição na temperabilidade, ponto Ms e similares.

Quando o aço para ferramentas de carbono é extinguido com água e óleo a temperaturas normais de resfriamento, ele gera um grande estresse térmico acima do ponto Ms; quando esfria abaixo do ponto Ms, a austenita se transforma em martensita, causando tensão no tecido, mas devido à baixa temperabilidade do aço-ferramenta de carbono, o valor da tensão no tecido não é grande. Além do baixo ponto Ms, a plasticidade do aço já é muito pobre e a deformação plástica não é fácil de ocorrer durante a transformação da martensita. Portanto, as características de deformação causadas pela tensão térmica são retidas e a cavidade do molde tende a encolher. Entretanto, se a temperatura de resfriamento for aumentada (> 850 ° C), ela também pode ser dominada pelo estresse do tecido e a cavidade tende a inchar.

Ao usar aços 9Mn2V, 9SiCr, CrWMn, GCr15 e outros aços ferramenta de baixa liga para fazer moldes, a lei de deformação de têmpera é semelhante à dos aços-ferramenta de carbono, mas a quantidade de deformação é menor que a dos aços-ferramenta de carbono.

Para alguns aços de alta liga, como o aço Cr12MoV, devido ao seu alto teor de carbono e elementos de liga, o ponto Ms é menor, então há mais austenita residual após a têmpera, que tem expansão de volume devido ao efeito de martensita Contratante, portanto, a deformação após a têmpera é bastante pequena, geralmente com arrefecimento a ar, arrefecimento ao ar, têmpera em banho de sal, a cavidade do molde tende a micro expansão; se a temperatura de resfriamento for muito alta, a quantidade de austenita retida aumenta, tipo A cavidade também pode encolher.

Se o molde for feito de aço estrutural de carbono (como aço 45) ou algum aço estrutural de liga (como 40Cr), devido ao seu maior ponto Ms, quando a superfície inicia a transformação de martensita, a temperatura do núcleo é ainda maior e o rendimento a força é maior. Abaixe, com uma certa plasticidade, a superfície do coração da tensão instantânea do tecido de tração, fácil de exceder a força de escoamento do coração e a cavidade tende a inchar.

A estrutura original do aço também tem uma certa influência na deformação de têmpera. A "estrutura original bruta do aço" aqui referida inclui o grau de inclusões no aço, o nível de estrutura com faixas, o grau de segregação dos componentes, a direcionalidade da distribuição de carbonetos livres, etc., e as diferentes estruturas obtidas por diferentes tratamento pré-aquecimento (como perlite, sorbite temperada, troostita temperada, etc.). Para aços moldados, as principais considerações são a segregação do metal duro, a forma do carboneto e a morfologia da distribuição.

A segregação de carbonetos em aços de alta liga de alto teor de carbono (como os aços Cr12) tem um efeito particularmente pronunciado na deformação por têmpera. Devido à não uniformidade da composição após o aço ser aquecido no estado austenítico devido à segregação de carbonetos, os pontos Ms em diferentes regiões serão altos ou baixos. Sob as mesmas condições de resfriamento, ocorre a primeira transformação de austenita em martensita, e o volume específico de martensita convertida leva a um pequeno volume específico. Pode até haver algumas regiões de baixa emissão de carbono e baixa liga. A martensite não é obtida de todo (bainita, troostita, etc.), todos os quais resultam em deformação irregular da peça após a têmpera.

Diferentes distribuições de carbonetos (na forma de grânulos ou fibras) têm diferentes efeitos na expansão e contração da matriz e, portanto, também afetam a deformação após o tratamento térmico. Geralmente, os carbonetos incham na direção das fibras de metal duro e são mais pronunciados. Enquanto a direção perpendicular à fibra é reduzida, mas não significativa, algumas fábricas fizeram provisões especiais para isso, a superfície da cavidade deve ser perpendicular à direção das fibras de metal duro para reduzir a deformação da cavidade, quando os carbonetos são granularmente distribuída uniformemente, a cavidade mostra uma expansão e contração uniformes.

Além disso, o estado do tecido antes do tratamento térmico final também tem um certo impacto na deformação, por exemplo, a organização original da perlita esférica do que a tendência de deformação da perlita floculada após a têmpera é menor. Por conseguinte, um molde com um requisito rigoroso de deformação é frequentemente submetido a um tratamento de revenimento depois do processamento em bruto, e depois submetido a um processo de acabamento e a um tratamento térmico final.

Efeito da geometria do molde na deformação

A influência da geometria do molde na deformação do tratamento térmico atua, na verdade, através do estresse térmico e do estresse dos tecidos. Como a forma do molde é variada, ainda é difícil resumir a regra exata de deformação.

Para moldes simétricos, a tendência de deformação da cavidade pode ser levada em consideração de acordo com o tamanho da cavidade, dimensões externas e altura. Quando o molde tem uma parede fina e uma altura pequena, é mais fácil de ser endurecido. Neste momento, o estresse do tecido pode desempenhar um papel dominante. Portanto, a cavidade tende a inchar. Pelo contrário, se a espessura da parede e a altura forem grandes, é difícil endurecer. Neste momento, o estresse térmico pode desempenhar um papel de liderança. Portanto, a cavidade tende a encolher. Aqui está uma tendência geral, na prática de produção, devemos considerar a forma específica das peças, o tipo de aço usado e o processo de tratamento térmico a considerar, através da prática para resumir a experiência. Devido à produção real, as dimensões externas do molde geralmente não são as principais dimensões de trabalho, e após a deformação, elas podem ser corrigidas por retificação ou similares. Portanto, a análise acima se concentra principalmente na tendência de deformação da cavidade.

A deformação de moldes assimétricos é também o resultado de uma combinação de estresse térmico e estresse nos tecidos. Por exemplo, para a matriz de borda fina de paredes finas, porque a parede da matriz é fina, a diferença de temperatura interna e externa durante a têmpera é pequena, portanto a tensão térmica é pequena; mas é fácil endurecer, e a tensão do tecido é grande, então a deformação tende a se expandir na cavidade.

A fim de reduzir a deformação do molde, o departamento de tratamento térmico deve trabalhar em conjunto com o departamento de projeto de moldes para melhorar o projeto do molde, evitando ao máximo a diferença no tamanho da seção transversal da estrutura do molde. o molde para buscar simetria, estrutura de montagem de molde complexo.

Quando a forma do molde não pode ser alterada, outras medidas também podem ser tomadas para reduzir a deformação. A consideração geral dessas medidas é melhorar as condições de resfriamento para que as peças possam ser resfriadas uniformemente; além disso, várias medidas coercivas podem ser assistidas para limitar a deformação de têmpera das peças. Por exemplo, adicionar um orifício de processo é uma medida para resfriar uniformemente as peças, isto é, para abrir orifícios em certas partes do molde, de modo que todas as partes do molde possam ser uniformemente resfriadas para reduzir a distorção. É também possível envolver a periferia do molde, que é provável que se expanda após a têmpera, com amianto, a fim de aumentar a diferença de arrefecimento entre o furo interior e a camada exterior e encolher a cavidade. Retendo ou reforçando as costelas no molde é outra medida para reduzir a deformação. É especialmente adequado para a cavidade inchada morrer, e a matriz com a qual o entalhe se expande facilmente ou encolhe.

Efeito do processo de tratamento térmico na deformação da matriz

1, o impacto da velocidade de aquecimento

De um modo geral, quando o aquecimento é temperado, quanto mais rápida a taxa de aquecimento, maior a tensão térmica gerada no molde, o que facilmente causará deformação e rachadura do molde. Especialmente para ligas de aço e aço de alta liga, devido à sua baixa condutividade térmica, atenção especial deve ser dada ao pré-aquecimento. Para alguns moldes de alta liga com formas complexas, são necessários vários estágios de pré-aquecimento. No entanto, em alguns casos, o uso de aquecimento rápido às vezes pode reduzir a deformação. Neste momento, apenas a superfície do molde é aquecida e o centro permanece “frio”. Portanto, a tensão do tecido e a tensão térmica são reduzidas de acordo, e a resistência à deformação do núcleo é relativamente alta. , reduzindo assim a deformação de têmpera, de acordo com alguma experiência de fábrica, para resolver a deformação do passo do furo tem um certo efeito.

2, a influência da temperatura de aquecimento

A temperatura de aquecimento de têmpera afeta a temperabilidade do material e, ao mesmo tempo, contribui para a composição da austenita e tamanho do grão.

(1) Do ponto de vista da temperabilidade, uma alta temperatura de aquecimento aumentará o estresse térmico, mas, ao mesmo tempo, a endurecimento aumentará. Portanto, o estresse estrutural também aumenta e gradualmente domina.

Por exemplo, aço de ferramenta de carbono T8, T10, T12, etc., na têmpera geral da temperatura de resfriamento, o diâmetro interno tende a encolher, mas se a temperatura de resfriamento for aumentada para ≥ 850 ° C, devido ao aumento de temperabilidade, o estresse organizacional gradualmente dominado. Portanto, o diâmetro interno pode mostrar a tendência de inchar.

(2) Do ponto de vista da composição da austenita, o aumento na temperatura de resfriamento aumenta o teor de carbono da austenita, e a quadratura da martensita após a têmpera aumenta (o volume específico aumenta), aumentando assim o volume após a têmpera.

(3) A partir do impacto do ponto Ms, a temperatura de têmpera é alta, então os grãos de austenita são grosseiros, o que aumentará a tendência de quebra de deformação das peças.

Em suma, para todos os tipos de aço, especialmente para alguns aços de alto carbono e aços de alta liga, a temperatura de resfriamento obviamente afetará a deformação de têmpera do molde. Portanto, é muito importante selecionar corretamente a temperatura de aquecimento da têmpera.

Em geral, a escolha de uma temperatura de resfriamento excessivamente alta não é boa para deformação. A temperatura de aquecimento mais baixa é sempre usada sem afetar o desempenho. No entanto, para alguns aços com muita austenite retida após têmpera (como Cr12MoV, etc.), a quantidade de austenite retida também pode ser alterada ajustando a temperatura de aquecimento para ajustar a deformação do molde.

3, o efeito de resfriamento da taxa de resfriamento

Em geral, aumentar a taxa de resfriamento acima do ponto Ms aumentará significativamente o estresse térmico. Como resultado, a deformação causada pelo estresse térmico tende a aumentar. O aumento da taxa de resfriamento abaixo do ponto Ms causará principalmente a deformação induzida pelo estresse do tecido. Aumentar.

Para diferentes classes de aço, existem diferentes tendências de deformação quando o mesmo meio de resfriamento é usado devido à diferença no ponto Ms. Se diferentes meios de resfriamento forem usados ​​para o mesmo tipo de aço, eles terão diferentes tendências de deformação devido às suas diferentes capacidades de resfriamento.

Por exemplo, o aço para ferramentas de carbono é relativamente baixo em Ms, então quando o resfriamento a água é usado, a influência do estresse térmico geralmente prevalece; quando o frio é usado, o estresse do tecido pode prevalecer.

Na produção real, quando o molde é frequentemente graduado ou classificado - extinguível isotérmico, geralmente não é completamente endurecido, então é frequentemente o papel principal do estresse térmico, de modo que a cavidade tende a encolher, mas porque o estresse térmico não é grande neste momento, Portanto, a deformação total é relativamente pequena. Se o resfriamento duplo-líquido com água-óleo ou a têmpera a óleo for usado, o estresse térmico causado será maior e o encolhimento da cavidade aumentará.

4, o efeito da temperatura de têmpera

O efeito da temperatura de revenimento na deformação é principalmente devido à transformação da microestrutura durante o processo de revenimento. Se uma "têmpera secundária" ocorre durante o processo de têmpera, a austenita retida é transformada em martensita. Como o volume específico da martensita resultante é maior que o da austenita retida, a expansão da cavidade do molde será causada. Para alguns aços-ferramenta de alta liga, como o Cr12MoV, quando a têmpera de alta temperatura é necessária principalmente para a dureza vermelha e a têmpera múltipla, o volume se expande uma vez a cada vez.

Se o revenido for realizado em outras regiões de temperatura, o volume específico diminui devido à transformação de martensita extinta em martensita temperada (ou sorbita temperada, troostita temperada, etc.), e a cavidade tende a encolher.

Além disso, o relaxamento da tensão residual no molde durante o revenido também afeta a deformação. Após o molde ser extinto, se a superfície estiver sob tensão de tração, as dimensões aumentarão após o revenimento; Por outro lado, se a superfície estiver sob estresse compressivo, ocorre o encolhimento. No entanto, dos dois efeitos da mudança organizacional e do relaxamento do estresse, o primeiro é o principal.