Metody poprawy deformacji i pękania podczas obróbki cieplnej stempli

i pękania stempli

Istnieje wiele przyczyn wpływających na deformację i pękanie stempli podczas obróbki cieplnej, które są związane głównie z wieloma czynnikami, takimi jak pierwotna organizacja, skład chemiczny stali, proces obróbki cieplnej, kształt i rozmiar konstrukcji części.

Ogólnie rzecz biorąc, pęknięciom można często zapobiec, ale deformacji podczas obróbki cieplnej zawsze trudno uniknąć.

W praktyce inżynierskiej, ze względu na różnice w wymiarach przekroju, strukturze i kształcie części stempli oraz różne prędkości nagrzewania i chłodzenia podczas obróbki cieplnej (nagrzewanie-izolacja-chłodzenie),

połączone efekty naprężeń termicznych, naprężeń organizacyjnych i zmian objętości podczas przemian fazowych spowodują rozszerzanie się lub kurczenie objętości części, co prowadzi do pewnych odchyleń i deformacji w rozmiarze i kształcie stempla, a nawet pękania.

1. Obróbka cieplna przygotowawcza

W przypadku odkuwek stempli wykonanych ze stali eutektoidalnej zaleca się najpierw przeprowadzenie normalizacji, a następnie wyżarzania sferoidyzującego.

Celem jest wyeliminowanie siatkowatego cementytu wtórnego w odkuwce, udoskonalenie ziarna, wyeliminowanie naprężeń wewnętrznych i przygotowanie organizacji do późniejszej (lub końcowej) obróbki cieplnej.

W przypadku części stempli, przed hartowaniem należy przeprowadzić obróbkę cieplną niskotemperaturową (tj. obróbkę stabilizującą).

W przypadku niektórych części stempli o złożonych kształtach i wysokich wymaganiach dotyczących precyzji, po obróbce zgrubnej i przed obróbką wykańczającą należy zastosować hartowanie i odpuszczanie.

Celem jest zmniejszenie deformacji części podczas hartowania, unikanie tendencji do pękania w jak największym stopniu oraz przygotowanie organizacyjne do końcowego procesu obróbki cieplnej.

2. Optymalizacja procesu hartowania i odpuszczania

2.1. Kontrola obróbki odpuszczania

Po wyjęciu części formy z chłodziwa (chłodziwa), nie powinny one pozostawać na powietrzu przez długi czas. Należy je umieścić w piecu do odpuszczania w odpowiednim czasie w celu przeprowadzenia obróbki cieplnej odpuszczania.

Podczas obróbki odpuszczania należy unikać kruchości niskotemperaturowej i kruchości wysokotemperaturowej.

W przypadku niektórych części form o wysokich wymaganiach dotyczących precyzji, zaleca się przeprowadzenie wielu obróbek odpuszczania po hartowaniu. Celem jest wyeliminowanie naprężeń wewnętrznych, zmniejszenie deformacji części i unikanie tendencji do pękania.

2.2. Ochrona hartowanych części

Hartowanie i odpuszczanie to ważny etap, który wpływa na deformację lub pękanie części stempli podczas obróbki cieplnej.

W przypadku części form, które są ważne dla hartowania (takich jak stemple, matryce itp.), należy podjąć pewne skuteczne środki ochronne dla części, które są podatne na deformacje lub pękanie, aby kształt i przekrój poprzeczny części poddanych obróbce cieplnej były symetryczne i zrównoważyć ich naprężenia wewnętrzne. Powszechnie stosowane metody ochrony obejmują metodę wypełniania, metodę wiązania i metodę zatykania.

2.3. Określenie temperatury nagrzewania

Jeśli temperatura nagrzewania podczas hartowania jest zbyt wysoka, ziarna austenitu staną się grube, wystąpi utlenianie i odwęglanie, co zwiększy tendencję części do deformacji i pękania.

W określonym zakresie temperatur nagrzewania, jeśli temperatura nagrzewania podczas hartowania jest zbyt niska, wewnętrzny otwór części skurczy się, a rozmiar otworu stanie się mniejszy.

Dlatego zaleca się stosowanie górnej granicy specyfikacji temperatury nagrzewania; w przypadku części ze stali stopowej, jeśli temperatura nagrzewania jest zbyt wysoka, spowoduje to rozszerzenie wewnętrznego otworu części, a rozmiar otworu stanie się większy. Dlatego zaleca się stosowanie dolnej granicy specyfikacji temperatury nagrzewania.

2.4. Ulepszenie metody nagrzewania

W przypadku niektórych małych stempli wypukłych i wklęsłych lub smukłych części cylindrycznych (takich jak małe stemple itp.), można je wstępnie podgrzać do określonej temperatury, na przykład 520-580℃, a następnie umieścić w piecu z kąpielą solną o średniej temperaturze i nagrzać do temperatury hartowania.

W porównaniu z bezpośrednim nagrzewaniem i hartowaniem w piecu elektrycznym lub piecu płomiennym, deformacja części jest znacznie zmniejszona, a tendencję do pękania można kontrolować.

Szczególnie w przypadku tych części form ze stali wysokostopowej zalecana jest prawidłowa metoda nagrzewania: najpierw podgrzewanie wstępne (temperatura do 530-560℃), a następnie nagrzewanie do temperatury hartowania. Podczas procesu nagrzewania czas sekcji wysokotemperaturowej powinien być skrócony w jak największym stopniu, celem jest zmniejszenie deformacji części podczas hartowania i unikanie powstawania małych pęknięć.

2.5. Wybór chłodziwa

W przypadku części ze stali stopowej, najlepszym sposobem na zmniejszenie deformacji podczas hartowania jest zastosowanie metody hartowania izotermicznego lub metody hartowania stopniowego z gorącą kąpielą azotanu potasu i azotynu sodu.

Metoda ta jest szczególnie odpowiednia do obróbki stempli o złożonych kształtach i wysokich wymaganiach dotyczących dokładności wymiarowej. W przypadku niektórych części form porowatych (takich jak porowate matryce wklęsłe itp.), czas hartowania izotermicznego nie powinien być zbyt długi, w przeciwnym razie spowoduje to powiększenie otworu lub rozstawu otworów części; jeśli zastosowane zostaną charakterystyki chłodzenia i kurczenia w oleju lub chłodzenia i rozszerzania w azotanie, rozsądne zastosowanie hartowania dwuśrodkowego może znacznie zmniejszyć deformację części.

2.6. Optymalizacja metody chłodzenia

Po wyjęciu części z pieca grzewczego i umieszczeniu w chłodziwie (chłodziwie), należy je umieścić na powietrzu, wstępnie schłodzić przez pewien czas, a następnie umieścić w chłodziwie w celu hartowania.

Jest to jedna z powszechnych i skutecznych metod zmniejszania deformacji części podczas hartowania i zapobiegania tendencji do pękania części. Po umieszczeniu części formy w chłodziwie (chłodziwie), należy je odpowiednio obracać, a kierunek obrotu powinien być zmieniany. Jest to bardziej sprzyjające utrzymaniu równomiernej prędkości chłodzenia w częściach, co może znacznie zmniejszyć deformację części i zapobiec tendencji do pękania.

2.7. Obróbka hartowania przed cięciem drutem

W przypadku niektórych części stempli, które wymagają obróbki cięciem drutem, przed cięciem drutem należy zastosować proces obróbki cieplnej stopniowego hartowania i wielokrotnego odpuszczania (lub odpuszczania w wysokiej temperaturze). Celem jest poprawa hartowności części i uczynienie rozkładu naprężeń wewnętrznych bardziej jednorodnym i w stanie mniejszych naprężeń wewnętrznych. Ogólnie rzecz biorąc, im mniejsze naprężenia wewnętrzne, tym mniejsza tendencja do deformacji i pękania części po cięciu drutem.