Värmebehandlingstekniker för pressgjutningsformar – guide

Värmebehandlingstekniker används i stor utsträckning vid tillverkning av pressgjutningsformar. De kan avsevärt förbättra mikrostrukturen och prestandan hos formkomponenter, förlänga formens livslängd, förbättra bearbetningskvaliteten och minska verktygsslitaget.

Gjutformar tillverkas vanligtvis av legerat verktygsstål. Typiska värmebehandlingssekvenser inkluderar sfäroidiserande glödgning, spänningsavlastning/stabilisering, kylning (eller kylning och anlöpning) och flera anlöpningsoperationer. Genom att välja en lämplig kombination av värmebehandlingar kan den erforderliga hållfastheten, segheten och prestandan vid höga temperaturer uppnås.

Förbehandling:

1. Syfte: att avlägsna restspänningar från smide eller grovbearbetning, minska hårdheten för att underlätta skärning och förbereda en enhetlig struktur för efterföljande kylning och anlöpning.
2. Metoder och effekter: sfäroidiserande glödgning ger en enhetlig mikrostruktur med finfördelade karbider för att förbättra segheten. Kylning och anlöpning (dvs. kylning följt av anlöpning) ger ofta en överlägsen balans mellan hållfasthet och seghet, så för formar som kräver hög seghet används vanligtvis anlöpning efter kylning istället för sfäroidisering.
3. Rekommendation: utför förbehandling på smidesdelar eller grovbearbetade ämnen och dokumentera processbatchen för att underlätta senare spårbarhet av kvaliteten.

Stabiliseringsbehandling:

1. Syfte: att ta bort inre spänningar som uppstår under grovbearbetning och minska risken för deformation och sprickbildning under kylning. Detta är särskilt viktigt för formar med komplexa former.
2. Typisk process: värm till 650 °C till 680 °C, håll i 2 till 4 timmar, ta sedan ut ur ugnen och kyl i luft. För formar med komplex geometri, kyl i ugnen till under 400 °C innan luftkylning för att ytterligare minska inre spänningar.
3. Särskilda fall: ytor som modifierats med EDM (elektrisk urladdningsbearbetning) kan utveckla ett omgjutet eller skadat skikt och är benägna att få sprickor vid trådskärning; en spänningsavlastningsglödgning vid lägre temperatur bör utföras för att ta bort lokala spänningar.

Förvärmning för kylning:

1. Orsak: pressgjutningsformar är ofta tillverkade av höglegerade stål med dålig värmeledningsförmåga; snabb direkt uppvärmning kan skapa stora temperaturgradienter, vilket orsakar sprickor eller deformation. Därför är stegvis förvärmning nödvändig.
2. Förvärmningsmetoder och temperaturer: förvärmning vid lägre temperatur (400 °C till 650 °C) kan utföras i en box- eller luftugn. Förvärmning vid högre temperatur utförs bäst i en saltbadsugn för att förbättra värmejämnheten.
3. Antal förvärmningar och krav: formar med låga krav på deformationskontroll kan använda färre förvärmningssteg; för strikt deformationskontroll bör flera stegvisa förvärmningar användas för att minska termiska gradientbelastningar. En vanlig empirisk uppskattning för förvärmningstid är 1 min/mm (endast som referens; verifiera utifrån material och komponenttjocklek).

Svalningsuppvärmning och hållning:

1. Syfte: att erhålla austenit med enhetlig sammansättning och att lösa upp karbider tillräckligt, vilket förbättrar högtemperaturhållfastheten och motståndskraften mot mjukning.
2. Temperaturval: kylningstemperaturen bör väljas inom de gränser som anges för materialet. Högre kylningstemperaturer gynnar termisk stabilitet men kan främja kornväxt och minska segheten; formar som kräver hög seghet använder i allmänhet relativt lägre kylningstemperaturer.
3. Hålltid: för att säkerställa homogenisering kräver härdning i saltbad vanligtvis en relativt lång hålltid; en vanlig uppskattning är 0,8 min/mm till 1,0 min/mm (referensvärde; måste valideras).

Kylning vid härdning:

1. Val av kylningsmetod: formar med enkel form och låg deformationskänslighet kan kylas i olja. Formar med komplexa former eller höga krav på distorsionsbeständighet behandlas bättre med stegvis kylning (accelererad kylning i steg med gradvisa övergångar).
2. Utjämning före anlöpning: För att förhindra sprickbildning och deformation, oavsett kylningsmetod, ska man inte kyla direkt till rumstemperatur, utan istället först kyla till 150 °C till 180 °C för utjämning. Utjämningstiden kan uppskattas till 0,6 min/mm (referens), varefter man omedelbart går vidare till anlöpning.
3. Anmärkningar: kontrollera kylningshastighetsprofilen för att undvika termisk spänningskoncentration med kall yta/varm kärna. Vid användning av stegvis eller lokaliserad kylning, se till att deformationen är kontrollerbart och tillhandahåll korrigerande åtgärder.

Anlöpning:

1. Nödvändighet: tillräcklig anlöpning avlägsnar härdningsspänningar och justerar hårdhet och seghet. Tryckgjutningsformar kräver i allmänhet noggrann anlöpning, som vanligtvis utförs i tre steg.
2. Den första anlöpningstemperaturen väljs vanligtvis inom materialets sekundära härdningsområde (för att stabilisera strukturen).
3. Den andra anlöpningstemperaturen väljs för att uppnå önskad hårdhet.
4. Den tredje anlöpningstemperaturen är 10 °C till 20 °C lägre än den andra anlöpningen och används för att ta bort restspänningar och förfina strukturen.
5. Anlöpningskylning: efter anlöpning kan oljekylning eller luftkylning användas. Hålltiden för encykelanlöpning bör inte vara mindre än 2 timmar (bestäm exakt tid baserat på delens tjocklek och materialkrav).