tehnici de tratament termic pentru matrițe de turnare sub presiune ghid

Tehnicile de tratament termic sunt aplicate pe scară largă în fabricarea matrițelor de turnare sub presiune; acestea pot îmbunătăți semnificativ microstructura și performanța componentelor matriței, pot prelungi durata de viață a matriței, pot îmbunătăți calitatea prelucrării și pot reduce uzura sculelor.

Matrițele de turnare sub presiune sunt fabricate în mod obișnuit din oțeluri aliate pentru scule. Secvențele tipice de tratament termic includ recoacerea sferoidizantă, detensionarea/stabilizarea, călire (sau călire și revenire) și operații multiple de revenire. Prin selectarea unei combinații adecvate de tratamente termice, se pot obține rezistența, duritatea și performanța la temperaturi ridicate necesare.

Pretratare:

1. Scop: eliminarea tensiunilor reziduale din forjare sau prelucrarea brută, reducerea durității pentru o tăiere mai ușoară și pregătirea unei structuri uniforme pentru călire și revenire ulterioare.
2. Metode și efecte: recoacerea sferoidizantă produce o microstructură uniformă cu carburi fin dispersate pentru a îmbunătăți rezistența. Călire și revenire (adică călire urmată de revenire) oferă adesea un echilibru superior între rezistență și duritate, astfel încât pentru matrițele care necesită o duritate ridicată, se utilizează în mod obișnuit revenirea după călire în locul sferoidizării.
3. Recomandare: efectuați tratarea prealabilă a pieselor forjate sau a semifabricatelor prelucrate grosier și înregistrați lotul de proces pentru a facilita trasabilitatea ulterioară a calității.

Tratament de stabilizare:

1. Scop: eliminarea tensiunilor interne generate în timpul prelucrării brute și reducerea riscului de deformare și fisurare în timpul călire. Acest lucru este deosebit de important pentru matrițele cu forme complexe.
2. Proces tipic: încălziți la 650 °C până la 680 °C, mențineți timp de 2 până la 4 ore, apoi scoateți din cuptor și răciți la aer. Pentru matrițele cu geometrie complexă, răciți în cuptor până la o temperatură sub 400 °C înainte de răcirea la aer, pentru a reduce și mai mult tensiunile interne.
3. Cazuri speciale: suprafețele modificate prin EDM (prelucrare prin descărcare electrică) pot dezvolta un strat refăcut sau deteriorat și sunt predispuse la fisuri cauzate de tăierea cu sârmă; trebuie efectuată o recoacere de eliminare a tensiunilor la temperatură mai scăzută pentru a elimina tensiunile locale.

Preîncălzire cu răcire rapidă:

1. Motiv: matrițele de turnare sub presiune sunt adesea fabricate din oțeluri cu aliaj ridicat, cu conductivitate termică slabă; încălzirea rapidă directă poate crea gradientele mari de temperatură, provocând fisuri sau deformări. Prin urmare, este necesară o preîncălzire etapizată.
2. Metode și temperaturi de preîncălzire: preîncălzirea la temperaturi mai scăzute (400 °C până la 650 °C) poate fi efectuată într-un cuptor cu cutie sau cu aer. Preîncălzirea la temperaturi mai ridicate se efectuează mai bine într-un cuptor cu baie de sare pentru a îmbunătăți uniformitatea căldurii.
3. Numărul de preîncălziri și cerințe: matrițele cu cerințe reduse de control al deformării pot utiliza mai puține etape de preîncălzire; pentru un control strict al deformării, trebuie utilizate preîncălziri în mai multe etape pentru a reduce tensiunile gradientului termic. O estimare empirică obișnuită pentru timpul de preîncălzire este de 1 min/mm (doar pentru referință; verificați în funcție de material și grosimea componentelor).

Încălzire și menținere la temperatura de călire:

1. Obiectiv: obținerea unei austenite cu compoziție uniformă și dizolvarea suficientă a carburilor, îmbunătățind astfel rezistența la temperaturi ridicate și rezistența la înmuiere.
2. Selectarea temperaturii: temperatura de călire trebuie aleasă în limitele specificate pentru material. Temperaturile de călire mai ridicate favorizează stabilitatea termică, dar pot favoriza creșterea granulelor și reduce rezistența; matrițele care necesită o rezistență ridicată utilizează, în general, temperaturi de călire relativ mai scăzute.
3. Timp de menținere: pentru a asigura omogenizarea, încălzirea prin călire în baie de sare necesită de obicei un timp de menținere relativ lung; o estimare obișnuită este de 0,8 min/mm până la 1,0 min/mm (valoare de referință; trebuie validată).

Răcirea prin călire:

1. Alegerea metodei de răcire: matrițele cu formă simplă și cu sensibilitate redusă la deformare pot fi călite în ulei. Matrițele cu forme complexe sau cu cerințe ridicate de anti-deformare sunt tratate mai bine cu călire în etape (accelerarea răcirii în etape cu tranziții treptate).
2. Egalizare înainte de temperare: pentru a preveni crăparea și deformarea, indiferent de metoda de răcire, nu răciți direct la temperatura camerei; în schimb, răciți mai întâi la 150 °C până la 180 °C pentru egalizare. Timpul de egalizare poate fi estimat la 0,6 min/mm (referință), apoi se trece imediat la temperare.
3. Note: controlați profilul ratei de răcire pentru a evita concentrarea tensiunilor termice la suprafață rece/miez cald. Când utilizați răcirea în etape sau localizată, asigurați-vă că deformarea este controlabilă și prevedeați proceduri corective.

Temperare:

1. Necesitate: o revenire suficientă elimină tensiunile reziduale de călire și ajustează duritatea și rezistența. Matrițele de turnare sub presiune necesită, în general, o revenire completă, efectuată de obicei în trei etape.
2. Prima temperatură de temperare este de obicei aleasă în intervalul de întărire secundară al materialului (pentru a stabiliza structura).
3. A doua temperatură de temperare este selectată pentru a obține duritatea necesară.
4. Temperatura celei de-a treia temperări este cu 10 °C până la 20 °C mai mică decât cea a celei de-a doua temperări și este utilizată pentru a elimina tensiunile reziduale și a rafina structura.
5. Răcirea temperării: după temperare, se poate utiliza răcirea cu ulei sau răcirea cu aer. Timpul de menținere a temperării cu un singur ciclu nu trebuie să fie mai mic de 2 ore (determinați timpul exact în funcție de grosimea piesei și de cerințele materialului).