Varmebehandlingsteknikker til trykstøbeforme – vejledning

Varmebehandlingsmetoder anvendes i vid udstrækning i fremstillingen af trykstøbeforme. De kan forbedre mikrostrukturen og ydeevnen af formkomponenterne betydeligt, forlænge formens levetid, forbedre bearbejdningskvaliteten og reducere værktøjsslid.

Støbeforme fremstilles normalt af legeret værktøjsstål. Typiske varmebehandlingssekvenser omfatter sfæroidiserende udglødning, spændingsaflastning/stabilisering, hærdning (eller hærdning og anløbning) og flere anløbsoperationer. Ved at vælge en passende kombination af varmebehandlinger kan den krævede styrke, sejhed og højtemperaturydelse opnås.

Forbehandling:

1. Formål: at fjerne restspændinger fra smedning eller grov bearbejdning, reducere hårdheden for at lette skæringen og forberede en ensartet struktur til efterfølgende hærdning og anløbning.
2. Metoder og effekter: Sferoidiserende glødning frembringer en ensartet mikrostruktur med fint fordelt karbid for at forbedre sejheden. Hærdning og anløbning (dvs. hærdning efterfulgt af anløbning) giver ofte en overlegen balance mellem styrke og sejhed, så for matricer, der kræver høj sejhed, anvendes anløbning efter hærdning ofte i stedet for sferoidisering.
3. Anbefaling: Udfør forbehandling på smedegods eller grovbearbejdede emner, og registrer procesbatchen for at lette senere sporbarhed af kvaliteten.

Stabiliseringsbehandling:

1. Formål: at fjerne indre spændinger, der opstår under grovbearbejdning, og at reducere risikoen for forvrængning og revnedannelse under hærdning. Dette er især vigtigt for matricer med komplekse former.
2. Typisk proces: opvarm til 650 °C til 680 °C, hold i 2 til 4 timer, fjern derefter fra ovnen og luftkøl. For matricer med kompleks geometri skal ovnen afkøles til under 400 °C inden luftkøling for yderligere at reducere interne spændinger.
3. Særlige tilfælde: Overflader, der er modificeret ved EDM (elektrisk udladningsbearbejdning), kan udvikle et omstøbt eller beskadiget lag og er tilbøjelige til trådskæresprækker; der bør udføres en afspændingsglødning ved lavere temperatur for at fjerne lokale spændinger.

Forvarmning til hærdning:

1. Årsag: Støbeforme er ofte fremstillet af højlegerede stål med dårlig varmeledningsevne; hurtig direkte opvarmning kan skabe store temperaturgradienter, hvilket kan forårsage revner eller forvrængning. Derfor er trinvis forvarmning nødvendig.
2. Forvarmningsmetoder og temperaturer: Forvarmning ved lavere temperatur (400 °C til 650 °C) kan udføres i en kasseovn eller luftovn. Forvarmning ved højere temperatur udføres bedst i en saltbadovn for at forbedre varmefordelingen.
3. Antal forvarmninger og krav: forme med lave krav til deformationskontrol kan bruge færre forvarmningstrin; for streng deformationskontrol bør der anvendes flere trinvise forvarmninger for at reducere termiske gradientspændinger. Et almindeligt empirisk skøn for forvarmningstid er 1 min/mm (kun til reference; verificer baseret på materiale og komponenttykkelse).

Hærdning, opvarmning og gennemvarmning:

1. Formål: at opnå austenit med ensartet sammensætning og opløse karbider tilstrækkeligt, hvorved høj temperaturstyrke og modstandsdygtighed over for blødgøring forbedres.
2. Valg af temperatur: Hærdningstemperaturen bør vælges inden for de grænser, der er angivet for materialet. Højere hærdningstemperaturer fremmer termisk stabilitet, men kan fremme kornvækst og reducere sejhed; matricer, der kræver høj sejhed, bruger generelt relativt lavere hærdningstemperaturer.
3. Gennemvarmningstid: For at sikre homogenisering kræver hærdning i saltbad typisk en relativt lang gennemvarmning; et almindeligt skøn er 0,8 min/mm til 1,0 min/mm (referenceværdi; skal valideres).

Hærdningsafkøling:

1. Valg af afkølingsmetode: matricer med enkel form og lav deformationsfølsomhed kan afkøles i olie. Matricer med komplekse former eller høje krav til forvrængningsfrihed behandles bedst med trinvis (trinvis) hærdning (accelereret afkøling i trin med gradvise overgange).
2. Udjævning før hærdning: For at forhindre revnedannelse og forvrængning, uanset kølemetode, må der ikke køles direkte til stuetemperatur; køle i stedet først til 150 °C til 180 °C for udjævning. Udjævningstiden kan estimeres til 0,6 min/mm (reference), hvorefter der straks fortsættes med hærdning.
3. Bemærkninger: Kontroller afkølingshastighedsprofilen for at undgå termisk spændingskoncentration med kold overflade/varm kerne. Ved brug af trinvis eller lokaliseret hærdning skal du sikre, at deformationen er kontrollerbar, og sørge for korrigerende procedurer.

Temperering:

1. Nødvendighed: Tilstrækkelig temperering fjerner hærdningsspændinger og justerer hårdhed og sejhed. Støbeforme kræver generelt grundig temperering, som normalt udføres i tre tempereringer.
2. Den første tempereringstemperatur vælges normalt inden for materialets sekundære hærdningsområde (for at stabilisere strukturen).
3. Den anden tempereringstemperatur vælges for at opnå den krævede hårdhed.
4. Den tredje tempereringstemperatur er 10 °C til 20 °C lavere end den anden temperering og bruges til at fjerne restspændinger og forfine strukturen.
5. Afkøling efter temperering: Efter temperering kan der anvendes olieafkøling eller luftkøling. Holdetiden for temperering i en enkelt cyklus bør ikke være mindre end 2 timer (den nøjagtige tid bestemmes ud fra emnets tykkelse og materialekrav).