沖壓模具熱處理變形和開(kāi)裂的改善方法

影響沖壓模具熱處理變形與開(kāi)裂的原因較多，主要與原始安排、鋼材的化學(xué)成分、熱處理工藝、零件的結(jié)構(gòu)形狀及尺度等許多要素有關(guān)。一般地，開(kāi)裂常常是可以預(yù)防的，但熱處理變形卻總是難以防止的。

      在工程實(shí)踐中，因?yàn)榻孛娉叨壬系牟町?、沖壓模具零件的結(jié)構(gòu)和形狀、熱處理（加熱-保溫-冷卻）過(guò)程中因加熱和冷卻的速率不同，從而在熱應(yīng)力、安排應(yīng)力，以及相變體積改變等許多要素的歸納作用下，將導(dǎo)致零件的體積脹大或縮短，從而使模具尺度與形狀產(chǎn)生必定的偏差和變形，甚至形成開(kāi)裂。
一、預(yù)備熱處理
關(guān)于選用共析鋼的沖壓模具鍛件，主張應(yīng)首要進(jìn)行正火處理，然后進(jìn)行球化退火，其意圖是消除鍛件內(nèi)的網(wǎng)狀二次滲碳體，細(xì)化晶粒，消除其內(nèi)應(yīng)力，并為后續(xù)的（或最終的）熱處理作好安排預(yù)備。
     關(guān)于沖壓凹模零件，在其淬火前，應(yīng)先進(jìn)行低溫回火熱處理（即穩(wěn)定化處理）。對(duì)一些形狀較為雜亂、精度要求較高的凹模零件，在粗加工后及精加工前，應(yīng)先選用調(diào)質(zhì)處理，其意圖是減少零件的淬火變形，盡量防止開(kāi)裂傾向，并為最終的熱處理工序作好安排預(yù)備。
二、優(yōu)化淬火與回火處理工藝
1.回火處理的控制
模具零件從冷卻劑（冷卻液）中取出后，不宜在空氣中停留較長(zhǎng)的時(shí)刻，應(yīng)及時(shí)放入回火爐中，進(jìn)行回火熱處理。回火處理時(shí)，應(yīng)防止產(chǎn)生低溫回火脆性和高溫回火脆性。關(guān)于一些精度要求較高的模具零件，主張淬火后進(jìn)行屢次回火處理，其意圖是消除內(nèi)應(yīng)力，減小零件變形，防止開(kāi)裂傾向。
2.淬火零件的防護(hù)
淬火與回火處理，是影響沖壓模具零件熱處理變形或開(kāi)裂的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。關(guān)于淬火重要的模具零件（如凸模、凹模等），對(duì)易產(chǎn)生變形或開(kāi)裂的部位，必須采取一些有效的防護(hù)措施，力求使熱處理零件的形狀與截面對(duì)稱(chēng)，使得其內(nèi)應(yīng)力均衡。常用的防護(hù)辦法有填充法、捆包法和堵塞法。
3.加熱溫度的確定
如果淬火加熱溫度過(guò)高，則會(huì)使得奧氏體晶粒粗大，且會(huì)出現(xiàn)氧化、脫碳現(xiàn)象，從而使零件變形與開(kāi)裂的傾向性增大。在規(guī)則的加熱溫度范圍內(nèi)，若淬火加熱溫度偏低，則會(huì)形成零件的內(nèi)孔縮短，孔徑尺度變小，故主張選用加熱溫度規(guī)范的上限值；而關(guān)于合金鋼零件，若加熱溫度偏高，則會(huì)引起零件的內(nèi)孔脹大，孔徑尺度變大，因而，主張選用加熱溫度規(guī)范的下限值。
4.加熱辦法的改善
關(guān)于一些小型的沖壓凸凹模，或細(xì)長(zhǎng)的圓柱形零件（如小沖頭號(hào)），可事前預(yù)熱至必定溫度，如520-580℃，然后放入中溫鹽浴爐內(nèi)，并加熱至淬火溫度，比直接使用電爐或反射爐加熱淬火，其零件的變形明顯減小，且能控制其開(kāi)裂傾向，尤其關(guān)于那些高合金鋼模具零件，正確的加熱辦法主張為：首要預(yù)熱（溫度至530-560℃），然后加熱升溫至淬火溫度。在加熱過(guò)程中，應(yīng)盡量縮短高溫段的時(shí)刻，其意圖是減少零件的淬火變形及防止小裂紋的出產(chǎn)。
5.冷卻劑的挑選
關(guān)于合金鋼零件而言，減小淬火變形的最好辦法是，選用硝酸鉀和亞硝酸鈉熱浴的等溫淬火辦法或分級(jí)淬火辦法。這種辦法特別適宜于處理形狀較雜亂、尺度精度要求較高的沖壓模。有些多孔模具零件（如多孔凹模等），選用等溫淬火的時(shí)刻不要過(guò)長(zhǎng)，否則會(huì)引起零件的孔徑或孔距變大；若選用油中冷卻縮短，或硝酸鹽中冷卻脹大的特征，合理選用雙介質(zhì)淬火，可大大減小零件的變形。
6.冷卻辦法的優(yōu)化
當(dāng)零件從加熱爐中取出，放入冷卻劑（冷卻液）之前，應(yīng)放置在空氣中，恰當(dāng)預(yù)冷一段時(shí)刻，隨后再放入冷卻劑中淬火，這是減小零件的淬火變形以及防止零件開(kāi)裂傾向的常用有效辦法之一。模具零件放入冷卻劑（冷卻液）后，應(yīng)當(dāng)恰當(dāng)加以旋轉(zhuǎn)，且旋轉(zhuǎn)方向要有所改變，這樣，更有利于零件部位保持均勻的冷卻速率，可以明顯地減小零件的變形及防止開(kāi)裂傾向。
7.線切開(kāi)前的淬火處理
關(guān)于一些需要選用線切開(kāi)加工的沖壓模零件，在線切開(kāi)加工之前，應(yīng)選用分級(jí)淬火和屢次回火（或高溫回火）的熱處理工藝，其意圖是進(jìn)步零件的淬透性，并使其內(nèi)部的內(nèi)應(yīng)力分布更趨于均勻，且處于較小的內(nèi)應(yīng)力狀況。一般地，若內(nèi)應(yīng)力越小，線切開(kāi)后的零件變形和開(kāi)裂的傾向性就越小。