小精压模的热处理

TRAINMAN

我厂使用的一种小精压模,直径16MM,上刻HARDEDEN凸字,字宽窄处仅0.2MM,宽处不过0.3MM,字高0.3MM,材料为一胜百DF-2,被加工材料为易切钢,在小型冲床使用,常规淬火(810度)低温回(220度)寿命很差,提高到300度回没效果,换DC53钢1000度淬300度回略好一点.不知有没有人有做这方面的经验,请共同讨论.[em9]

TRAINMAN

怎么没人知道吗?我发现论坛对齿轮还是情有独钟哦,难道就没有做模具的高人?我做的模具多的能冲几万次但少的几百次就完了,多为字崩.用真空炉和多用炉箱式炉都试了,有时真空炉做的还不如箱式炉加木碳,郁闷!

hezj

  楼主提到的这一类模子（压印模、打字模、螺钉十字槽光冲模等），制作中有它自己的特点 ，你的问题也是模具使用中常碰到的问题之一，即使用寿命上的波动相当大。一个单位随着实际经验的积累和认识的加深，情况都会逐渐改善；但是，正如某广告说的，只有更好，没有最好。下面仅从材料热处理角度提出几点注意事项，供你参考。
  1，正确的选材最为重要。这种模子的冲芯都很单簿，工作中承受的应力通常比其它种类的模具都要大，还有磨损、冲击和疲劳交互作用，在选材的时候都要考虑进去，也就是说要求钢必须有很高的强韧性和足够高的耐磨性。因而宜选用热处理后没有过剩碳化物或者过剩碳化物较少的钢种，按照对使用寿命的档次要求不同，常用的钢种有T7A、60Si2Mn、9SiCr、65Nb(6Cr4W3Mo2VNb，一种基体钢)等。你讲的GF-2和DC53钢我手头没有该公司的资料，没有发言权。第二，在能够完成模子制作尺寸的前提下，选取的轧制原材料的尺寸尽可能小（不可以用大直径料代小直径料），有条件的话，锻造一下更好；如果是从大锻件上切割下来的，注意割取原钢材上靠近外表的那一部分；同时注意模面应与钢的纤维方向垂直。第三，同一钢牌号，现在各家钢厂的冶炼技术相差甚远，质地优良的钢材是保障模子可以到达高使用寿命的先决条件之一（这一点往往为采购人员所忽略，而热处理工作者应当有清晰的认识）。
  2，正确制定热处理工艺。在保证冲芯及模面上足够高的耐磨性（硬度57～61HRc）的前提下，重点考虑的问题是如何在工作部位及其附近获得尽可能高的强韧性。钢的细晶粒、没有或者有少量的分布均匀而细小的圆形过剩碳化物、基体组织高强韧性、尽可能低的残留内应力，都是在工艺制定和操作过程中要包容的问题。例如，对T7A采用以冲芯和模面到达温度为准的快速加热或常规热处理的零保温加热淬火；对9SrSi、6OSi2Mn钢的等温淬火；对65Nb钢的高淬高回二次硬化处理。还有：加工模面和刻冲芯前以细化晶粒或细化碳化物为目的的专题调质处理；从加热到淬入冷却介质的时间间隔力求短；保证模面和冲芯表面加热时不减碳、温度－时间恰到好处以及回火充分等操作细节都不可忽视，等等。
  3，这一类模子的表面强化处理，在常用的方法上做过多次尝试，虽然有尚未认知的潜力等待挖掘，但大都不成功。只有表面气相涂敷碳化钛－氮化碳的效果得到公认的好。
  最后，还要指出一点：要求在雕刻冲芯时最后留在凸起侧表面及根部的加工纹路（刀痕）必须与模子工作时的受力方向一致，光洁度要高，过渡到支撑面的R要尽可能大些，以减小应力集中系数，因为钢的强度越高，缺口敏感性越大，断裂韧性越低。

TRAINMAN

楼上高人哪,我所提到的DF-2是瑞典一胜百公司的钢号,成份类似于国产9CrWMn,据称是油钢中最好一种,DC53则是日本大同的专利钢号,成份保密,是Gr12MoV的改良型,但韧性耐磨性可加工性远远高与后者,尤其在高温(580度)回火依然有59HRC.
我厂钢材是没经锻造(设备所限)直接加工热处理的,原材料直径18MM,在保证足够硬度(57-60)前提下我通过调整淬火和回火温度做过努力但成效不大,我不能理解的是多冲疲劳寿命不是随强度高而高的吗?韧性高则强度低是否会降低疲劳寿命,若提高强度则影响韧性,从该模具主要失效形式来看又是不利的,断裂韧性又和那些参数(如温度冷却速度)及性能指标有关呢?

hezj

你好！帖子中看出，好多问题，你已经考虑到了。对我来说，纸上谈兵，再共同探讨一下。
  1，对所失效的模子看一看金相，也许能够发现组织上的问题。用不同倍数察看，看者要具有比较丰富的经验，你本人也要亲自参与。因为在热处理中往往有这样的情形，对于同一问题，工人师傅和工程技术人员，单纯搞金相的人同热处理现场工作者，在有关联性问题上的思路是有差别的，相互结合得越好，找出的原因准确性越高，解决问题越有效。
  2，9CrWMn钢的强韧性没有9SiCr钢好，前者的过剩碳化物数量较多，分布均匀性也差一些。硅元素是非碳化物形成元素，在钢中呈固溶状态分布，对增强韧性有好处，常用来替代CrWMn、9CrWMn钢制作薄刃刀具和精细模具，缺点是热处理时增大了钢的脱碳倾向。
  3，如果只能选用9CrWMn钢的话，建议探索性的对粗加工后的毛坯件进行一次细化晶粒和碳化物的预备热处理，看看对使用寿命是否有改善作用。处理工艺是加热到1000℃左右（使过剩碳化物溶解），尽快淬入油中，冷至～400℃转到300～400℃的炉中或硝盐槽中等温60分钟左右拿出空气中冷却；高温回火后重新加热正火两次，加热温度为780～790℃，热透即可；最后用650℃回火。整个处理过程中注意三个问题，一是多次高温加热，如果保护不当将会造成较深的脱碳层，所以要留出足够的加工余量；二是操作过程中容易发生裂纹，或者组织转变不到位，细心一些，不宜操之过急；三是有条件的话，调质完后（带样处理或取样）检查一下金相，取得调节工艺参数的一手资料。
  4，关于最后热处理，还是以9CrWMn钢为例。这种模子最好采用盐浴炉加热淬火，因为处于关键部位的冲芯很小，而支撑基体的尺寸要厚实得多，估算加热时间重点在冲芯上，又要兼顾基体部位本身和它对冲芯受热情况带来的影响，盐浴炉中比较容易控制。电炉或真空炉加热时宜采用下限温度（温度一定要准确、真实），采取有效措施保护好冲芯部位的化学成分不发生明显的变化，例如电炉加热采用装箱保护或不锈钢箔包覆保护的同时，还可以在冲芯及模面上涂易剥的保护涂料进行双重保护。常规淬火冷却（油冷）和等温淬火两者都应该试一试，以比较它们之间的差别。等温法淬火加热温度可以适当提高一些（即取中间或偏上限）。在这方面，你已经有了丰富的实践经验，揉进去就是。等温温度在250～280℃，时间80～90分钟。如果发现等温淬火出现了可以看得见的效果，不妨在适当的扩展温度－时间范围内寻找最佳工艺参数。
  5，DC53钢用来制作此类模子是否适宜，本人一无所知。但有一条经验，对于厂商的宣传广告，最好是先收集并借鉴一下别人使用后的经验，再用分析的态度对待。也就是说，不可不信，不可全信，最后还得用自己的亲身体验来拍板。
  6，关于强度高，小能量多冲疲劳寿命也高，那是固定的试样形状和在固定了冲击功的前提下得出的结论。如果把强度固定下来，把冲击功作为变数，冲击功越大，多冲疲劳寿命则越低。在模具上，工作中单位面积上承受的冲击功的大小对每一个部位来说并不完全一样，问题总是首先发生在负荷最大、应力集中系数最高的部位。
上述只是个人的一点粗浅看法而已，错了请指正。一切都应你们的现场条件和实际情况为依据，再加上你的智慧，我相信这个问题难不倒你。
[em12]

lyjpeer

你是在什么炉子中加热淬火,如果在小的箱式电炉中加热的话,一定要把字模保护好,不然的话字模脱贫碳而影响使用寿命.

TRAINMAN

这里先谢过hezj兄,分析得很全面,小弟佩服,我主要在真空炉处理模具F-2用油淬,DC53气淬,在多用炉做碳势差一点就增碳或脱碳,影响很明显,现很少用.箱式炉在模具批量小时才会用,木碳和饱和硼砂水溶液是主要保护方式,偶尔也会出精品.
对于这种模按加工材料分有易切削铁黄铜不锈钢,其中对铜和不锈钢我已有较好解决办法,唯独对易切铁办法不多.
对不起,我有点事,希望改天再讨论.

yan2000531

我单位字模都是用电火花腐蚀出来的,买台刻字机,一副紫铜胚可用N次,使用效果不错,直接使用CR12MOV处理好的字胚蚀刻即可.