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    專家談模具真空熱處理技術

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    對真空爐淬火筐四個角各放置一個立柱,讓立柱的高度超過制件的高度20cm左右,放置一層制件后,在筐內放一塊支持板如圖3所示,四個立柱剛好支持住該板,再在此板擺放制件。依次類推,如情況允許,可擺放第三層。這樣使每層制件在淬火筐內互不接觸,每層都有較大的空間來保證后續的加熱、冷卻。??

    改進效果??

    通過對淬火筐的改進,具備了以下優點:??

    (1)淬火筐空間得到進一步應用??

    原來為保證加熱和后期冷卻均勻,同時防止加熱過程中因制件自重擠壓造成變形,大件裝筐只裝一層?,F在通過四角支柱和中間板,可進行再次裝料。使上一層的制件與底層制件不接觸。同時,采用框結構,在整個熱處理過程中,能充分保證制件受熱和冷卻均勻。每次裝料為原來的2倍,使真空淬火爐使用效率提升一倍,經濟效益長遠可觀。??

    (2)操作簡單??

    支柱和中間板與料框不是強行連接,操作者只是在原有料筐四角各放上一個立柱,然后搭上板,為防止傾斜,必要時可用鐵絲將中間隔板綁扎在真空淬火筐上??傮w勞動強度不高,安放和取出非常方便。??

    (3)通用性、兼容性強??

    支柱的長度根據平時操作制件的大小加工幾組,根據工件的大小進行選用,可保證不同大型制件真空淬火時的使用。具有很強的通用性。同時,在筐底鋪上鐵絲網,也可進行多層小制件的真空淬火,使該淬火筐對小型制件也具備了兼容性。??

    (4)后期維護方便??

    淬火料框在多次熱處理后會出現底板變形的情況,需要對淬火筐進行校正。淬火筐作為一個整體,對底部校正非常繁瑣,在壓力機上不易進行。而中間支撐板作為一個獨立部件可單獨進行校正,用壓力機可方便完成校正。??

    用中溫、高溫鹽浴爐加熱,用低溫堿浴、硝鹽浴進行分級等溫冷卻及回火,曾是當年模具熱處理的主要手段。??

    然而,由于加熱鹽浴爐存在很多缺點:所用氯化鋇原料有毒,產生的廢氣、廢渣污染環境,淬火作業以及脫氧撈渣時,員工在爐前承受高溫輻射,工作條件艱辛,淬油冷卻時,黑煙騰起直沖屋頂,堿浴、硝鹽浴廢渣收集和處置困難重重,這些都是熱處理車間臟、亂、差的原因之一。為此,再也不能用犧牲環境和員工健康為代價換取眼前利益,政府相關部門已嚴令逐步淘汰和禁止新建浴爐裝備。??

    真空爐無廢氣、煙塵,無廢水、廢渣,無環境污染,改善了勞動條件,被稱作光亮熱處理、清潔熱處理和綠色熱處理。真空爐加熱工件無氧化、無脫碳、無合金元素貧化,脫脂脫氣,真空提純,避免氫脆,能實現分級等溫淬火,能控制加熱與冷卻,為自動化、柔性化生產奠定基礎。??

    與鹽浴爐加熱相比,在快速和局部加熱方面,真空爐也有不足,因為在某些特定場合下,這種操作也是需要的。??

    GB/T1299-2000所列出的全部合金工具鋼,以及高速工具鋼、不銹鋼、軸承鋼等都適合真空高壓氣淬和油淬,常用的鋼號有Cr12MoV、D2、1.2379、K110、DC11、SLD、QC11、XW42、K340、DC53、4Cr5MoSiV1、H13、1.2344、W302、SKD61、DHA1、DAC、8402、QD61、8407、DH31、DAC55、QDN、W6Mo5Cr4V2Co5、M2、1.3343、SKD51、W6Mo5Cr4V2、Co5、M35、1.3243、MH55、3Cr2NiMo、P20、1.2738、PX5、718、4Cr13、9Cr18、420、440C、17-4PH、17-7HP、GCr15、65Nb、LD、GD、HM1、HM3、Y4、Y10、GR鋼等。用這些鋼種制造的沖裁、拉深、擠壓、彎曲、搓絲、熱鍛、溫鍛、壓鑄及塑料模具零件,經真空熱處理獲得了剛韌兼備穩定可靠的組織與性能,確保提高模具使用壽命。??

    臥式雙室高壓氣淬和油淬真空爐,較適合模具淬火,應把體積或壁厚相近的零件同爐加工,以設定恰當統一的保溫時間,包括加熱溫度、加熱速度、保溫時間、冷卻速度等熱處理工藝參數,對零件性能影響至關重要。??

    零件表面和心部的溫度差,加熱與冷卻的不均勻是造成淬火變形和開裂的主要原因。淬火加熱和隨后的保溫是為了合金元素充分溶解和奧氏體均勻化。??

    應根據相關技術資料給出的數據來設定淬火加熱溫度,要求二次硬化和回火穩定性高的場合取上限,防止變形和開裂的場合取下限,保溫時間指全爐最厚零件心部到達淬火溫度后的停留時間,其與電爐功率、裝爐量、裝爐方式和零件大小等因素相關。??

    用H=30+厚度/50×10min進行估算保溫時間H是可行的。淬火加熱溫度超過1000℃時,一般要經過兩次預熱:第一次580℃,第二次850℃。第一次預熱保溫時間是淬火保溫時間H的2倍,第二次預熱保溫時間約為H/3。??

    加熱時,真空度過高會造成材料中合金元素揮發,常用物理量Pa(帕斯卡)、bar(巴1bar=10MPa)和Torr(托,1Torr=133.322Pa)來標注真空度,三者之間有一定的換算關系。預熱階段采用較低的真空度,加熱和保溫階段真空度較高,一般在10-1bar、10-2bar和10-3bar之間選擇。高壓氣淬的冷卻速度與熱交換器冷卻水流量;氣體種類、溫度和流速;氣體壓力、氣流形式和分布;工件大小和裝爐量相關。有研究表明:10bar低溫氮氣的冷速比6bar提高30%~40%,20bar比6bar提高80%以上。??

    油淬時應選擇質量好的真空淬火油,并通過工藝改進防止工件冷卻時增碳。??

    回火的目的是消除應力和獲得要求的組織與性能。模具回火常在預抽真空后再回充氮氣保護的井式爐中進行??

    真空爐無廢氣、煙塵,無廢水、廢渣,無環境污染,改善了勞動條件,被稱作光亮熱處理、清潔熱處理和綠色熱處理。真空爐加熱工件無氧化、無脫碳、無合金元素貧化,脫脂脫氣,真空提純,避免氫脆,能實現分級等溫淬火,能控制加熱與冷卻,為自動化、柔性化生產奠定基礎。??

    與鹽浴爐加熱相比,在快速和局部加熱方面,真空爐也有不足,因為在某些特定場合下,這種操作也是需要的。??

    GB/T1299-2000所列出的全部合金工具鋼,以及高速工具鋼、不銹鋼、軸承鋼等都適合真空高壓氣淬和油淬,常用的鋼號有Cr12MoV、D2、1.2379、K110、DC11、SLD、QC11、XW42、K340、DC53、4Cr5MoSiV1、H13、1.2344、W302、SKD61、DHA1、DAC、8402、QD61、8407、DH31、DAC55、QDN、W6Mo5Cr4V2Co5、M2、1.3343、SKD51、W6Mo5Cr4V2、Co5、M35、1.3243、MH55、3Cr2NiMo、P20、1.2738、PX5、718、4Cr13、9Cr18、420、440C、17-4PH、17-7HP、GCr15、65Nb、LD、GD、HM1、HM3、Y4、Y10、GR鋼等。用這些鋼種制造的沖裁、拉深、擠壓、彎曲、搓絲、熱鍛、溫鍛、壓鑄及塑料模具零件,經真空熱處理獲得了剛韌兼備穩定可靠的組織與性能,確保提高模具使用壽命。??

    臥式雙室高壓氣淬和油淬真空爐,較適合模具淬火,應把體積或壁厚相近的零件同爐加工,以設定恰當統一的保溫時間,包括加熱溫度、加熱速度、保溫時間、冷卻速度等熱處理工藝參數,對零件性能影響至關重要。??

    零件表面和心部的溫度差,加熱與冷卻的不均勻是造成淬火變形和開裂的主要原因。淬火加熱和隨后的保溫是為了合金元素充分溶解和奧氏體均勻化。??

    應根據相關技術資料給出的數據來設定淬火加熱溫度,要求二次硬化和回火穩定性高的場合取上限,防止變形和開裂的場合取下限,保溫時間指全爐最厚零件心部到達淬火溫度后的停留時間,其與電爐功率、裝爐量、裝爐方式和零件大小等因素相關。??

    用H=30+厚度/50×10min進行估算保溫時間H是可行的。淬火加熱溫度超過1000℃時,一般要經過兩次預熱:第一次580℃,第二次850℃。第一次預熱保溫時間是淬火保溫時間H的2倍,第二次預熱保溫時間約為H/3。??

    加熱時,真空度過高會造成材料中合金元素揮發,常用物理量Pa(帕斯卡)、bar(巴1bar=10MPa)和Torr(托,1Torr=133.322Pa)來標注真空度,三者之間有一定的換算關系。預熱階段采用較低的真空度,加熱和保溫階段真空度較高,一般在10-1bar、10-2bar和10-3bar之間選擇。高壓氣淬的冷卻速度與熱交換器冷卻水流量;氣體種類、溫度和流速;氣體壓力、氣流形式和分布;工件大小和裝爐量相關。有研究表明:10bar低溫氮氣的冷速比6bar提高30%~40%,20bar比6bar提高80%以上。??

    油淬時應選擇質量好的真空淬火油,并通過工藝改進防止工件冷卻時增碳。??

    回火的目的是消除應力和獲得要求的組織與性能。模具回火常在預抽真空后再回充氮氣保護的井式爐中進行??

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