精密模具熱處理變形原因及預防措施，模具材質對精密模（mó）具的影響

就精密複雜模具（jù）變形狀況、變（biàn）形原因作研究，來探討減少和控製精密複雜模具變形的措施，以提（tí）高模具產品的質量和（hé）使用（yòng）壽命。

一、精密（mì）模具材料的影響

1.模具的選材

某模具企業從選（xuǎn）材和熱處理簡便考慮，選擇T10A鋼製造截麵尺寸（cùn）相差懸殊（shū）、要求淬火後變形較（jiào）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，但模具變形較大，無法使用，造成模具報廢。後來該企業采用微變形鋼Cr12鋼製造，模具熱處理後硬度和變形量都符合要求。預（yù）防措施：製造精密複雜、要求變形（xíng）較小的模具，要盡量選用微變形鋼，如空淬鋼等。

2.模（mó）具材質的影響（xiǎng）

某廠送來一批Cr12MoV鋼，製造（zào）較複雜模具，模具都帶有Φ60mm圓孔，模具熱處理後，部分模具圓孔出現橢圓，造成模具報廢。一般來說，Cr12MoV鋼是微變形鋼，不應該出現較大變形。我（wǒ）們對變形嚴重的模具進（jìn）行金相分析發現，模具鋼中（zhōng）含有大量的（de）共晶（jīng）碳化物，且呈帶狀（zhuàng）和塊狀分布。

（1）模具橢圓（變形）產生（shēng）的原因

這是因為模具鋼中呈一定（dìng）方向分布的不均勻（yún）碳化物的存在（zài），碳（tàn）化物的膨脹係數（shù）比鋼的基體（tǐ）組織小30%左右，加熱時它阻（zǔ）止模具內孔膨脹，冷卻時又阻止模具內孔收縮（suō），使模具（jù）內孔發生（shēng）不均勻的（de）變形，從而使模具的圓孔出現橢圓。深圳五金模（mó）具（jù）

（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，不要圖便宜，選用小鋼廠生產的材質較差的鋼材。

② 對存在碳化物嚴重偏析的模具鋼，要進行合（hé）理鍛造來打碎碳化物（wù）晶塊（kuài），降低碳化（huà）物不（bú）均勻（yún）分布的等級，消除性能的各向異性。

③ 對鍛造後的模具鋼要進行調（diào）質熱處（chù）理，使之（zhī）獲（huò）得（dé）碳化物分布均勻、細（xì）小和彌散的索（suǒ）氏體組織、從而減少精密複雜模具熱處（chù）理後的（de）變形。

④ 對於尺寸較大或無法鍛造的模具，可采用固溶雙細化處理，使碳化物細化（huà）、分布均勻，棱角（jiǎo）圓整（zhěng）化，可達到減少（shǎo）模具熱處理變形的目的。

二、模具結構設計的影響

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

1.變形的原因

由於模具各處厚薄不均（jun1）或存在尖銳圓角，因此在淬火時引起模（mó）具（jù）各部位之間的熱（rè）應力和組織應力的不同，從而（ér）導致各部位體積膨脹的不同，使模具淬火後產生變形。

2.預防措施

設（shè）計模具時，在滿足實際生產需要（yào）的情況下，應盡量減少模具（jù）厚薄懸殊、結構不對稱，在模具的（de）厚薄（báo）交界處，盡可能采用平滑過渡等結構設計。根據模具的（de）變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。對形狀特別（bié）複（fù）雜的模具，為使淬火時冷（lěng）卻均（jun1）勻，可采用組合結構。

三、模具製（zhì）造工序及殘餘應力（lì）的影響

在工廠經常發現，一些形狀複（fù）雜（zá）、精度要求高的模具，在熱處理後變（biàn）形較（jiào）大，經認真調查後（hòu）發現，模具在機械加工和最後熱處理階段未進行任何預先熱處理（lǐ）。

1.變形原因

機械加工過程中（zhōng）的殘餘應力和淬火後的應力疊加，增大了模具熱處理（lǐ）後的變形。

2.預防（fáng）措施

（1）粗加工後、半（bàn）精加工前應進行一次去應力退火，即（630-680）℃×（3-4）h爐冷至500℃以下出爐空冷，也可采用400℃×（2-3）h去應力處理。

（2）降低淬（cuì）火溫（wēn）度，減少淬火後的殘餘應力。

（3）采用淬油170oC出油空冷（分級淬火）。

（4）采用等溫淬火工藝可減少淬火殘餘（yú）應力。

采用（yòng）以上措施可使（shǐ）模具淬火後殘餘應力減少，模具變形較小。

四、熱（rè）處理加熱工藝的影響

加熱速度（dù）的影響

模具熱處（chù）理後的變形一般都認為是冷卻造成的，這是不正確的。模具（jù）特別是複雜模具，加工工藝的（de）正確（què）與否對模具的（de）變形往（wǎng）往產生較大的影響，對一些模（mó）具加熱工藝（yì）的對（duì）比可明顯看（kàn）出，加熱速度較快，往往產生較大的變形。精密零件（jiàn）

（1）變形原因

任何金屬加熱時都要膨脹，由於鋼在加熱時，同一個模具內，各部分的（de）溫度不均（即加熱的不均勻）就必然會（huì）造成模（mó）具內各部分的膨脹的不一致性，從而形成因加熱不均的內應力（lì）。在鋼的相變點以下溫度，不均勻的加熱主要產生熱應力，超過相變溫度加熱不均勻，還會產生組織轉變的不等時性，既產生組（zǔ）織應（yīng）力。因此加熱速度（dù）越快，模（mó）具表麵與中（zhōng）心部的溫度差別越（yuè）大，應力也越大，模具熱處理後（hòu）產生的變形也越大。

（2）預防措（cuò）施

對複雜模具在相變點以（yǐ）下加熱時應緩慢加熱。一般來說，模具真空熱處理變形要比鹽浴爐加熱淬火小得多。采用預熱，對於低合金鋼模具可采用（yòng）一次預熱（rè）（550-620oC）；對於高合金鋼模具應采用二次預熱（550-620oC和800-850oC）。