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冲压模具
冲压模具表面强化处理方法介绍
1.离子渗氮,为了提高模具的抗蚀性、耐磨性、抗热疲劳和防粘附性能,可采用离子渗氮。离子渗氮的突出优点是显著地缩短了渗氮时间,可通过不同气体组份调节控制渗层组织,降低了渗氮层的表面脆性,变形小,渗层硬度分布曲线较平稳,不易产生剥落和热疲劳。可渗的基体材料比气体渗氮广,无毒,不会爆炸,生产安全,但对形状复杂模具,难以获得均匀的加热和均匀的渗层,且渗层较浅,过渡层较陡,温度测定及温度均匀性仍有待于解决。
离子渗氮温度以450~520℃为宜,经处理6~9h后,渗氮层深约0.2~0.3mm。温度过低,渗层太薄;温度过高,则表层易出现疏松层,降低抗粘模能力。离子渗氮其渗层厚度以0.2~0.3mm为宜。磨损后的离子渗氮模具,经修复和再次离子渗氮后,可投入使用,从而可大大地提高模具的总使用寿命。
2.氮碳共渗,氮碳共渗工艺温度较低(560~570℃),变形量小,经处理的模具钢表面硬度高达900~1000hv,耐磨性好,耐蚀性强,有较高的高温硬度,可用于压铸模、冷镦模、冷挤模、热挤模、高速锻模及塑料模,分别可提高使用寿命1~9倍。但气体氮碳共渗后常发生变形,膨胀量占化合物厚度的25%左右,不宜精密模具。处理前必经去退火和消除残余。
例如:cr12mov钢制钢板弹簧孔冲孔凹模,经气体氮碳共渗和盐浴渗钒处理后,可使模具寿命提高3倍。又如:60si2钢制冷镦螺钉冲头,采用预先渗氮、短时碳氮共渗、直接淬油、低温淬火及较高温度回火处理工艺,可改善心部韧性,提高冷镦冲头寿命2倍以上。
3.碳氮硼三元共渗,三元共渗可在渗氮炉中进行,渗剂为含硼有机渗剂和氨,其比例为1∶7,共渗温度为600℃,共渗时间4h,共渗层化合物层厚3~4μm,扩散层深度0.23mm,表面硬度为hv011050。经共渗处理后模具的寿命显著提高。
冲压模具的热处理变形和开裂
造成冲压模具热处理变形与开裂的原因是多方面的，包括钢材的化学成分与原始组织、零件的结构形状和截面尺寸以及热处理工艺等因素都会涉及。在实际生产中，变形往往是无法彻底杜绝的，只能尽量减小其发生的程度，但只要采取恰当的手段，开裂的情况完全是可以避免的。
下面这些手段，就可以有效地解决这一问题。
预备热处理
所谓的预备热处理是相对于最终热处理而言的，就是在最终热处理之前增加一个起到预备作用的热处理步骤，这一步骤可以为最终热处理提供一个良好的机加性能或组织形态。常见的预备热处理工艺包括退火、正火和调质等。
对于共析钢冲压模具的预备热处理，重点在于消除锻件内的网状二次渗碳体、细化晶粒以及内应力。具体过程是先进行正火处理，再进行球化退火。对于冲压凹模零件，应先用低温回火的方式进行稳定化处理。而对于那些形状较为复杂、精度要求高的凹模，由于在热处理中发生形变和开裂的可能性更高，因此在其粗加工完成后和精加工开始之前，要进行适当的调质处理，为最终的热处理作组织准备，以尽量避免开裂的发生。
冲压模具淬火加热方式和零件的防护
淬火和回火是最易使零件产生变形和开裂的过程。对于一些小型冲压凸凹模、细长圆柱形零件或高合金钢模具零件等，应避免使用直接加热的淬火方式，而是先将其预热至520到580摄氏度，然后再放入中温盐浴炉内加热至淬火温度。实践证明，采用这种加热方式的零件，比直接在电炉或反射炉中加热淬火，变形量明显要小，开裂情况也基本上可以避免。
淬火中，奥氏体零件如果加热温度过高，会使晶粒粗大，而且容易造成氧化、脱碳等现象，导致零件变形和开裂；而温度偏的话低则会造成零件内孔收缩，孔径尺寸变小。因此，应在加热温度允许的范围内，尽量选择温度上限进行淬火。而对于合金钢，加热温度偏高，会引起内孔膨胀，孔径尺寸变大，选则允许温度的下限。
另外，在进行淬火和回火处理时，有必要对零件容易发生变形和开裂的部位，采取措施进行有效地保护，使其形状与截面对称，内应力保持均衡。尤其对于那些形状复杂的零件更是如此。常用的保护方法包括捆包法、填充法和堵塞法等。