如何防止壓鑄模具熱處理變形、開裂

在壓鑄模具零件的生產(chǎn)加工中，由于其形狀結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，各個部分在截面尺寸上存在著較為明顯的差異，因此在進行熱處理的時候，各部分加熱與冷卻的速率也不盡相同。這種情況可能導(dǎo)致在零件的各部分，形成截然不同的熱應(yīng)力、組織應(yīng)力和相變體積。引起零件體積出現(xiàn)不正常的膨脹或收縮，從而使其尺寸與形狀產(chǎn)生較大的偏差，甚至造成開裂。

造成壓鑄模具熱處理變形與開裂的原因是多方面的，包括鋼材的化學(xué)成分與原始組織、零件的結(jié)構(gòu)形狀和截面尺寸以及熱處理工藝等因素都會涉及。在實際生產(chǎn)中，變形往往是無法徹底杜絕的，只能盡量減小其發(fā)生的程度，但只要采取恰當(dāng)?shù)氖侄?，開裂的情況完全是可以避免的。

預(yù)備熱處理

所謂的預(yù)備熱處理是相對于最終熱處理而言的，就是在最終熱處理之前增加一個起到預(yù)備作用的熱處理步驟，這一步驟可以為最終熱處理提供一個良好的機加性能或組織形態(tài)。常見的預(yù)備熱處理工藝包括退火、正火和調(diào)質(zhì)等。

對于共析鋼沖壓模具的預(yù)備熱處理，重點在于消除鍛件內(nèi)的網(wǎng)狀二次滲碳體、細(xì)化晶粒以及內(nèi)應(yīng)力。具體過程是先進行正火處理，再進行球化退火。對于沖壓凹模零件，應(yīng)先用低溫回火的方式進行穩(wěn)定化處理。而對于那些形狀較為復(fù)雜、精度要求高的模具，由于在熱處理中發(fā)生形變和開裂的可能性更高，因此在其粗加工完成后和精加工開始之前，要進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)質(zhì)處理，為最終的熱處理作組織準(zhǔn)備，以盡量避免開裂的發(fā)生。

淬火加熱方式和零件的防護

淬火和回火是最易使零件產(chǎn)生變形和開裂的過程。對于一些小型壓鑄模具、細(xì)長圓柱形零件或高合金鋼模具零件等，應(yīng)避免使用直接加熱的淬火方式，而是先將其預(yù)熱至520到580攝氏度，然后再放入中溫鹽浴爐內(nèi)加熱至淬火溫度。實踐證明，采用這種加熱方式的零件，比直接在電爐或反射爐中加熱淬火，變形量明顯要小，開裂情況也基本上可以避免。

淬火中，奧氏體零件如果加熱溫度過高，會使晶粒粗大，而且容易造成氧化、脫碳等現(xiàn)象，導(dǎo)致零件變形和開裂；而溫度偏的話低則會造成零件內(nèi)孔收縮，孔徑尺寸變小。因此，應(yīng)在加熱溫度允許的范圍內(nèi)，盡量選擇溫度上限進行淬火。而對于合金鋼，加熱溫度偏高，會引起內(nèi)孔膨脹，孔徑尺寸變大，最好選則允許溫度的下限。

另外，在進行淬火和回火處理時，有必要對零件容易發(fā)生變形和開裂的部位，采取措施進行有效地保護，使其形狀與截面對稱，內(nèi)應(yīng)力保持均衡。尤其對于那些形狀復(fù)雜的零件更是如此。常用的保護方法包括捆包法、填充法和堵塞法等。

冷卻方式優(yōu)化和冷卻劑的選擇

當(dāng)壓鑄模具零件加熱完畢，從爐中取出后不應(yīng)直接放入冷卻劑中，那樣容易造成局部溫差過大而導(dǎo)致變形和開裂。正確的方法是應(yīng)先將零件置于空氣之中進行預(yù)冷，然后再放入冷卻劑中淬火。為保證零件各個部分冷卻速度均勻，放入冷卻劑后還應(yīng)進行適當(dāng)旋轉(zhuǎn)，且旋轉(zhuǎn)方向最好是不固定。

冷卻劑的選擇也同樣重要。對于合金鋼而言，使用硝酸鉀和亞硝酸鈉熱浴的等溫淬火或分級淬火是減小變形的有效方法，尤其是對處理形狀復(fù)雜、尺寸要求精確的壓鑄模具而言。有些多孔模具零件，具有在油中冷卻收縮，在硝酸鹽中冷卻膨脹的特征，合理利用兩種不同介質(zhì)，也可以減小由于淬火造成的零件變形。

回火處理的控制

壓鑄模具零件在冷卻劑中淬火之后，不應(yīng)該在空氣中停留過久，而是要及時放入回火爐中進行回火處理，以消除零件的內(nèi)應(yīng)力，減小變形和開裂傾向。尤其對于一些需要進行線切割加工的壓鑄模具零件，在線切割加工之前采用分級淬火和多次回火熱處理，可以有效提高零件的淬透性，使其內(nèi)應(yīng)力分布均勻，不易發(fā)生變形和開裂。在回火處理過程中，一定要避免低溫回火脆性和高溫回火脆性的出現(xiàn)。