Varmebehandlingsteknikker for støpeformer – veiledning

Varmebehandlingsteknikker er mye brukt i produksjonen av støpeformer; de kan forbedre mikrostrukturen og ytelsen til støpekomponenter betydelig, forlenge formens levetid, forbedre bearbeidingskvaliteten og redusere verktøyslitasje.

Støpeformer er vanligvis laget av legert verktøystål. Typiske varmebehandlingssekvenser inkluderer sfæroidiserende gløding, spenningsavlastning/stabilisering, slukking (eller slukking og herding) og flere herdeoperasjoner. Ved å velge en passende kombinasjon av varmebehandlinger kan man oppnå den nødvendige styrken, seigheten og ytelsen ved høye temperaturer.

Forbehandling:

1. Formål: å fjerne restspenninger fra smiing eller grov bearbeiding, redusere hardheten for enklere skjæring og forberede en jevn struktur for påfølgende slukking og herding.
2. Metoder og effekter: Sferoidiserende gløding gir en jevn mikrostruktur med finfordelte karbider for å forbedre seigheten. Slukking og herding (dvs. slukking etterfulgt av herding) gir ofte en overlegen balanse mellom styrke og seighet, så for matriser som krever høy seighet, brukes ofte herding etter slukking i stedet for sferoidisering.
3. Anbefaling: Utfør forbehandling på smidde emner eller grovbearbeidede emner og registrer prosessbatchen for å lette senere sporbarhet av kvaliteten.

Stabiliseringsbehandling:

1. Formål: å fjerne indre spenninger som oppstår under grovbearbeiding og redusere risikoen for forvrengning og sprekker under slukking. Dette er spesielt viktig for matriser med komplekse former.
2. Typisk prosess: varm opp til 650 °C til 680 °C, hold i 2 til 4 timer, fjern deretter fra ovnen og luftkjøl. For matriser med kompleks geometri, ovnkjøl til under 400 °C før luftkjøling for å redusere indre spenninger ytterligere.
3. Spesielle tilfeller: Overflater som er modifisert ved EDM (elektrisk utladningsbearbeiding) kan utvikle et omstøpt eller skadet lag og er utsatt for sprekker fra trådskjæring. Det bør utføres en spenningsavlastningsglødning ved lavere temperatur for å fjerne lokale spenninger.

Forvarming før slukking:

1. Årsak: Støpeformer er ofte laget av høylegerte stål med dårlig varmeledningsevne; rask direkte oppvarming kan skape store temperaturgradienter, noe som kan føre til sprekker eller forvrengning. Derfor er trinnvis forvarming nødvendig.
2. Forvarmingsmetoder og temperaturer: Forvarming ved lavere temperatur (400 °C til 650 °C) kan utføres i en boks eller luftovn. Forvarming ved høyere temperatur utføres best i en saltbadovn for å forbedre varmefordelingen.
3. Antall forvarminger og krav: Støpeformer med lave krav til deformasjonskontroll kan bruke færre forvarmingsstadier; for streng deformasjonskontroll bør flere trinnvise forvarminger brukes for å redusere termiske gradientbelastninger. Et vanlig empirisk estimat for forvarmingstid er 1 min/mm (kun som referanse; verifiser basert på materiale og komponenttykkelse).

Kjøling, oppvarming og gjennomvarming:

1. Mål: å oppnå austenitt med jevn sammensetning og å oppløse karbider tilstrekkelig, og dermed forbedre høytemperaturstyrken og motstanden mot mykning.
2. Valg av temperatur: slukketemperaturen bør velges innenfor grensene som er spesifisert for materialet. Høyere slukketemperaturer favoriserer termisk stabilitet, men kan fremme kornvekst og redusere seighet; matriser som krever høy seighet bruker generelt relativt lavere slukketemperaturer.
3. Stekningstid: for å sikre homogenisering krever saltbadkjøling vanligvis relativt lang stekningstid; et vanlig estimat er 0,8 min/mm til 1,0 min/mm (referanseverdi; må valideres).

Kjøling ved herding:

1. Valg av kjølemetode: Matriser med enkel form og lav deformasjonsfølsomhet kan slukkes med olje. Matriser med komplekse former eller høye krav til forvrengningsmotstand behandles bedre med trinnvis (trinnvis) slukking (akselerert kjøling i trinn med gradvise overganger).
2. Utjevning før herding: For å forhindre sprekker og forvrengning, uavhengig av kjølemetode, må du ikke kjøle direkte til romtemperatur, men kjøle først til 150 °C til 180 °C for utjevning. Utjevningstiden kan estimeres til 0,6 min/mm (referanse), og deretter fortsette umiddelbart med herding.
3. Merknader: Kontroller kjølehastighetsprofilen for å unngå termisk spenningskonsentrasjon med kald overflate/varm kjerne. Når du bruker trinnvis eller lokal slukking, må du sikre at deformasjonen er kontrollerbar og sørge for korrigerende prosedyrer.

Temperering:

1. Nødvendighet: tilstrekkelig herding fjerner gjenværende spenninger fra slukking og justerer hardhet og seighet. Støpeformer krever generelt grundig herding, som vanligvis utføres i tre herdingsprosesser.
2. Den første tempereringstemperaturen velges vanligvis i materialets sekundære herdingsområde (for å stabilisere strukturen).
3. Den andre tempereringstemperaturen velges for å oppnå den nødvendige hardheten.
4. Den tredje tempereringstemperaturen er 10 °C til 20 °C lavere enn den andre tempereringen og brukes til å fjerne restspenninger og forfine strukturen.
5. Kjøling etter temperering: etter temperering kan oljekjøling eller luftkjøling brukes. Holdetiden for temperering i én syklus bør ikke være mindre enn 2 timer (bestem nøyaktig tid basert på delens tykkelse og materialkrav).