Wärmebehandlungsprozess von Formteilen

Als Kunststoffformen werden verschiedene Stahlsorten verwendet, deren chemische Zusammensetzung und mechanische Eigenschaften unterschiedlich sind, sodass die Herstellungsverfahren unterschiedlich sind. in ähnlicher Weise verwenden verschiedene Arten von Kunststoffformstählen unterschiedliche Wärmebehandlungsverfahren. In diesem Abschnitt werden hauptsächlich der Herstellungsprozessweg und die Eigenschaften des Wärmebehandlungsprozesses der Kunststoffform vorgestellt.

1. Herstellungsprozessroute der Kunststoffform

1. Formen aus kohlenstoffarmem Stahl und kohlenstoffarmem legiertem Stahl

Die Prozessroute von 20, 20Cr, 20CrMnTi und anderen Stählen lautet beispielsweise: Stanzen → Schmiederohling → Glühen → mechanische Grobbearbeitung → Kaltfließpressen → Rekristallisationsglühen → mechanisches Finish → Aufkohlen → Abschrecken, Anlassen → Schleifen und Polieren → Montieren .

2. Form aus hochlegiertem aufgekohltem Stahl

Die Prozessroute von 12CrNi3A- und 12CrNi4A-Stahl lautet beispielsweise: Stanzen → Schmiederohling → Normalisieren und Hochtemperaturanlassen → mechanische Grobbearbeitung → Hochtemperaturanlassen → Schlichten → Aufkohlen → Abschrecken und Anlassen → Schleifen und Polieren → Montage.

3. Gehärtete und gehärtete Stahlform

Die Prozessroute von 45, 40Cr und anderen Stählen ist beispielsweise: Stanzen → Schmiederohlinge → Glühen → mechanische Grobbearbeitung → Anlassen und Anlassen → mechanisches Finishing → Abrichten, Polieren → Montage.

4. Formen aus Kohlenstoff-Werkzeugstahl und legiertem Werkzeugstahl

Die Prozessroute von T7A～T10A, CrWMn, 9SiCr und anderen Stählen ist beispielsweise: Stanzen→Schmieden in Gesenkrohlinge→sphäroidisierendes Glühen→Mechanische Grobbearbeitung→Spannungsarmglühen→Mechanisches Vorschlichten→Mechanisches Schlichten→Abschrecken, Anlassen→Schleifen Polieren → Montage.

5. Vorgehärtete Stahlform

Zum Beispiel 5NiSiCa, 3Cr2Mo (P20) und andere Stähle. Für die Direktbearbeitung mit Stangenmaterial sind diese aufgrund des Lieferzustandes vorgehärtet und können direkt bearbeitet und umgeformt, anschließend poliert und montiert werden. Für diejenigen, die zu Rohlingen geschmiedet und dann zum Umformen verarbeitet werden müssen, ist der Prozessweg: Stanzen→Schmieden→Sphäroidglühen→Hobeln oder Fräsen von sechs Seiten→Vorhärtebehandlung (34～42HRC)→mechanisches Schruppen→Spannungsarmglühen→ Mechanische Endbearbeitung → Polieren → Montage.

Die Wärmebehandlungseigenschaften von Kunststoffformen

(1) Wärmebehandlungseigenschaften der Kunststoffform aus aufgekohltem Stahl

• Für Kunststoffformen mit hoher Härte, hoher Verschleißfestigkeit und hohen Zähigkeitsanforderungen sollte aufgekohlter Stahl zur Herstellung verwendet werden, und Aufkohlen, Abschrecken und Anlassen bei niedriger Temperatur sind die abschließende Wärmebehandlung.
• Anforderungen an die aufgekohlte Schicht, im Allgemeinen beträgt die Dicke der aufgekohlten Schicht 0.8 ~ 1.5 mm, beim Pressen von Kunststoffen mit harten Füllstoffen muss die Dicke der aufgekohlten Form der Form 1.3 ~ 1.5 mm betragen, beim Pressen von weichen Kunststoffen die aufgekohlte Schicht Die Dicke ist 0.8～1.2 mm. Der Kohlenstoffgehalt der aufgekohlten Schicht beträgt vorzugsweise 0.7% bis 1.0%. Wenn eine Kohle- und Stickstoff-Koinfiltration verwendet wird, sind die Verschleißfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Oxidationsbeständigkeit und Antihafteigenschaften besser.
• Die Aufkohlungstemperatur beträgt im Allgemeinen 900～920℃, und kleine Formen mit komplexen Hohlräumen können eine Karbonitrierung bei mittlerer Temperatur bei 840～860℃ aufnehmen. Die Aufkohlungswärmeerhaltungszeit beträgt 5-10 Stunden, die entsprechend den Anforderungen an die Dicke der aufgekohlten Schicht gewählt werden sollte. Der Aufkohlungsprozess ist geeignet, um den hierarchischen Aufkohlungsprozess zu übernehmen, dh die Hochtemperaturstufe (900～920℃) dient hauptsächlich dazu, die Oberfläche des Teils schnell zu infiltrieren; Die mittlere Temperaturstufe (820～840℃) dient hauptsächlich der Erhöhung der Dicke der aufgekohlten Schicht. In der aufgekohlten Schicht wird eine gleichmäßige und vernünftige Verteilung des Kohlenstoffkonzentrationsgradienten hergestellt, was für ein direktes Abschrecken geeignet ist.
• Der Abschreckprozess nach dem Aufkohlen ist je nach Stahlsorte unterschiedlich. Nach dem Aufkohlen kann es separat verwendet werden: Wiedererwärmen und Abschrecken; direktes Abschrecken nach abgestuftem Aufkohlen (wie legierter aufgekohlter Stahl); direktes Abschrecken nach dem Karbonitrieren bei mittlerer Temperatur (wie industrielle kleine Präzisionsformen, die durch Kaltfließpressen von reinem Eisen oder kohlenstoffarmem Stahl hergestellt werden); Abschrecken an der Luft nach dem Aufkohlen (z. B. große und mittlere Formen aus hochlegiertem aufgekohltem Stahl).

(2) Wärmebehandlung von gehärteter Stahlkunststoffform

• Bei Formen mit komplexeren Formen sollte die Wärmebehandlung nach der Grobbearbeitung und anschließend der Endbearbeitung durchgeführt werden, um die geringste Verformung während der Wärmebehandlung zu gewährleisten. Bei Präzisionsformen sollte die Verformung weniger als 0.05% betragen.
• Die Oberflächenanforderungen an die Formkavität aus Kunststoff sind sehr streng, daher muss während des Abschreck- und Erwärmungsprozesses sichergestellt werden, dass die Oberfläche der Kavität nicht oxidiert, entkohlt, nicht korrodiert, überhitzt usw. Sie sollte in a Schutzgasofen oder in einem Salzbadofen nach strenger Desoxidation. Wenn ein herkömmlicher kastenförmiger Widerstandsofen zum Erhitzen verwendet wird, sollte ein Schutzmittel auf die Oberfläche des Formhohlraums aufgetragen und die Aufheizgeschwindigkeit kontrolliert werden. Kühlmedium, steuern Sie die Abkühlgeschwindigkeit, um Verformungen, Risse und Verschrottungen während des Abschreckprozesses zu vermeiden. Im Allgemeinen ist das Abschrecken im Heißbad besser, und es kann auch das Abschrecken mit Vorkühlung verwendet werden.
• Nach dem Abschrecken sollte es rechtzeitig angelassen werden, die Anlasstemperatur sollte höher als die Arbeitstemperatur der Form sein und die Anlasszeit sollte ausreichend sein. Die Länge hängt vom Formmaterial und der Profilgröße ab, mindestens jedoch 40-60min.

(3) Wärmebehandlung von vorgehärteter Stahlkunststoffform

• Der vorgehärtete Stahl wird in vorgehärtetem Zustand geliefert und erfordert im Allgemeinen keine Wärmebehandlung, aber manchmal muss er modifiziert geschmiedet werden, und der Gesenkrohling muss nach dem modifizierten Schmieden wärmebehandelt werden.
• Die Vorwärmebehandlung von vorgehärtetem Stahl verwendet normalerweise ein kugelförmiges Glühen. Der Zweck besteht darin, Schmiedespannungen zu beseitigen, eine gleichmäßige kugelförmige Perlitstruktur zu erhalten, die Härte zu verringern, die Plastizität zu erhöhen und die Schneidleistung oder Kaltfließpressumformleistung des Gesenkrohlings zu verbessern.
• Der Vorhärtungsprozess von vorgehärtetem Stahl ist einfach, von denen die meisten eine Abschreck- und Anlassbehandlung durchführen, und eine angelassene Sorbitstruktur wird nach dem Abschrecken und Anlassen erhalten. Die Hochtemperaturtemperierung hat einen weiten Temperaturbereich, der die verschiedenen Arbeitshärteanforderungen der Form erfüllen kann. Aufgrund der guten Härtbarkeit dieser Stahlsorte kann beim Abschrecken Ölkühlung, Luftkühlung oder Nitrat-Salz-Abschreckung verwendet werden. Tabelle 3-27 zeigt den Vorhärtungsprozess einiger vorgehärteter Stähle als Referenz.

(4) Wärmebehandlung der Kunststoffform aus ausgehärtetem Stahl

• Der Wärmebehandlungsprozess von ausgehärtetem Stahl gliedert sich in zwei grundlegende Schritte. Zuerst wird die Lösungsbehandlung durchgeführt, d. h. der Stahl wird auf eine hohe Temperatur erhitzt, um verschiedene Legierungselemente im Austenit aufzulösen, und nachdem der Austenit fertiggestellt ist, wird die Martensitstruktur durch Abschrecken erhalten. Der zweite Schritt ist die Alterungsbehandlung, und die Alterung wird verwendet, um die mechanischen Eigenschaften zu verstärken, die die endgültigen Anforderungen erfüllen.
• Die Lösungsbehandlungserwärmung wird im Allgemeinen in einem Salzbadofen oder einem Kastenofen durchgeführt. Die Aufheizzeit kann jeweils betragen: 1 min / mm, 2 ~ 2.5 min / mm, Abschrecken erfolgt mit Ölkühlung und Stahl mit guter Härtbarkeit kann auch luftgekühlt werden. Wenn die Schmiedeendtemperatur beim Schmieden des Gesenkrohlings genau kontrolliert werden kann, kann das Lösungsabschrecken direkt nach dem Schmieden durchgeführt werden.
• Die Alterungsbehandlung wird am besten in einem Vakuumofen durchgeführt. Wird es in einem Kastenofen durchgeführt, muss, um eine Oxidation der Oberfläche des Formhohlraums zu verhindern, eine Schutzatmosphäre in den Ofen geleitet werden oder es sollten Aluminiumoxidpulver, Graphitpulver, Gusseisenschrott in der Form verwendet werden Kasten. Altern unter Schutzbedingungen. Eine Packungsschutzheizung sollte die Wärmekonservierungszeit entsprechend verlängern, da sonst der Alterungseffekt nur schwer erreicht werden kann. Die Wärmebehandlungsspezifikation von teilweise aushärtbarem Kunststoffformenstahl kann Tabelle 3-28 entnommen werden.

Die Oberflächenbehandlung von Kunststoffformen

Um die Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit der Kunststoffformoberfläche zu verbessern, wird diese häufig einer geeigneten Oberflächenbehandlung unterzogen.

• Das Verchromen von Kunststoffformen ist eine der am weitesten verbreiteten Methoden zur Oberflächenbehandlung. Die Verchromungsschicht hat eine starke Passivierungsfähigkeit in der Atmosphäre, kann den metallischen Glanz lange aufrechterhalten und reagiert chemisch nicht in einer Vielzahl von sauren Medien. Die Beschichtungshärte erreicht 1000HV, so dass sie eine ausgezeichnete Verschleißfestigkeit aufweist. Die verchromte Schicht weist auch eine hohe Hitzebeständigkeit auf und ihr Aussehen und ihre Härte bleiben unverändert, wenn sie an der Luft auf 500°C erhitzt wird.
• Nitrieren hat die Vorteile einer niedrigen Verarbeitungstemperatur (in der Regel 550～570℃), einer geringen Formverformung und einer hohen Härte der infiltrierten Schicht (bis zu 1000～1200HV), daher ist es auch sehr gut für die Oberflächenbehandlung von Kunststoffformen geeignet. Stahlsorten mit Legierungselementen wie Chrom, Molybdän, Aluminium, Vanadium und Titan haben eine bessere Nitrierleistung als Kohlenstoffstahl. Eine Nitrierungsbehandlung bei Verwendung als Kunststoffform kann die Verschleißfestigkeit stark verbessern.

Geeignete Oberflächenbehandlungsmethoden für Kunststoffformen umfassen: Nitrocarburieren, stromloses Vernickeln, Ionenplattieren von Titannitrid, Titancarbid oder Titancarbonitrid, PVD, CVD-Verfahren Abscheidung von Hartfilmen oder Superhartfilmen usw.

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