Gids voor warmtebehandelingstechnieken voor spuitgietmatrijzen

Warmtebehandelingstechnieken worden op grote schaal toegepast bij de productie van spuitgietmatrijzen; ze kunnen de microstructuur en prestaties van matrijscomponenten aanzienlijk verbeteren, de levensduur van de matrijs verlengen, de bewerkingskwaliteit verbeteren en de slijtage van gereedschap verminderen.

Spuitgietmatrijzen worden doorgaans gemaakt van gelegeerd gereedschapsstaal. Typische warmtebehandelingssequenties omvatten sferoïdiseren, spanningsverlichting/stabilisatie, afschrikken (of afschrikken en ontlaten) en meerdere ontlaatbewerkingen. Door een geschikte combinatie van warmtebehandelingen te kiezen, kunnen de vereiste sterkte, taaiheid en prestaties bij hoge temperaturen worden bereikt.

Voorbehandeling:

1. Doel: restspanningen van smeden of grove bewerking verwijderen, hardheid verminderen voor gemakkelijker snijden en een uniforme structuur voorbereiden voor daaropvolgend blussen en temperen.
2. Methoden en effecten: sferoïdiseren zorgt voor een uniforme microstructuur met fijn verspreide carbiden om de taaiheid te verbeteren. Afschrikken en ontlaten (d.w.z. afschrikken gevolgd door ontlaten) zorgt vaak voor een superieure balans tussen sterkte en taaiheid, dus voor matrijzen die een hoge taaiheid vereisen, wordt vaak ontlaten na afschrikken gebruikt in plaats van sferoïdiseren.
3. Aanbeveling: voer een voorbehandeling uit op smeedstukken of ruw bewerkte blanks en registreer de procesbatch om latere traceerbaarheid van de kwaliteit te vergemakkelijken.

Stabilisatiebehandeling:

1. Doel: het verwijderen van interne spanningen die tijdens het ruw bewerken zijn ontstaan en het verminderen van het risico op vervorming en scheuren tijdens het afschrikken. Dit is vooral belangrijk voor matrijzen met complexe vormen.
2. Typisch proces: verhit tot 650 °C tot 680 °C, houd 2 tot 4 uur aan, haal vervolgens uit de oven en laat aan de lucht afkoelen. Voor matrijzen met een complexe geometrie moet u deze in de oven afkoelen tot onder 400 °C voordat u ze aan de lucht laat afkoelen om de interne spanningen verder te verminderen.
3. Speciale gevallen: oppervlakken die zijn gemodificeerd door EDM (elektro-erosie) kunnen een opnieuw gegoten of beschadigde laag ontwikkelen en zijn gevoelig voor scheuren door draadsnijden; er moet een spanningsverlichtingsgloeien bij lagere temperatuur worden uitgevoerd om lokale spanningen te verwijderen.

Voorverwarmen voor afkoelen:

1. Reden: spuitgietmatrijzen zijn vaak gemaakt van hooggelegeerde staalsoorten met een slechte thermische geleidbaarheid; snelle directe verwarming kan grote temperatuurgradiënten veroorzaken, wat leidt tot scheuren of vervorming. Daarom is gefaseerde voorverwarming noodzakelijk.
2. Voorverwarmingsmethoden en temperaturen: voorverwarming bij lagere temperaturen (400 °C tot 650 °C) kan worden uitgevoerd in een box- of luchtoven. Voorverwarming bij hogere temperaturen kan beter worden uitgevoerd in een zoutbadoven om de warmteverdeling te verbeteren.
3. Aantal voorverwarmingen en vereisten: matrijzen met lage vervormingscontrolevereisten kunnen minder voorverwarmingsfasen gebruiken; voor strikte vervormingscontrole moeten meerdere gefaseerde voorverwarmingen worden gebruikt om thermische gradiëntspanningen te verminderen. Een gangbare empirische schatting voor de voorverwarmingstijd is 1 min/mm (alleen ter referentie; controleer op basis van het materiaal en de dikte van het onderdeel).

Afkoelen, verwarmen en laten staan:

1. Doel: austeniet met een uniforme samenstelling verkrijgen en carbiden voldoende oplossen, waardoor de sterkte bij hoge temperaturen en de weerstand tegen verzachting worden verbeterd.
2. Temperatuurkeuze: de afkoeltemperatuur moet worden gekozen binnen de voor het materiaal gespecificeerde grenzen. Hogere afkoeltemperaturen bevorderen de thermische stabiliteit, maar kunnen korrelgroei bevorderen en de taaiheid verminderen; matrijzen die een hoge taaiheid vereisen, gebruiken over het algemeen relatief lagere afkoeltemperaturen.
3. Inwekingstijd: om homogenisatie te garanderen, vereist afkoelen in een zoutbad doorgaans een relatief lange inweking; een gangbare schatting is 0,8 min/mm tot 1,0 min/mm (referentiewaarde; moet worden gevalideerd).

Afkoelen na afschrikken:

1. Keuze van de koelmethode: matrijzen met een eenvoudige vorm en een lage vervormingsgevoeligheid kunnen met olie worden gehard. Matrijzen met complexe vormen of hoge eisen op het gebied van vervormingsbestendigheid kunnen beter worden behandeld met gefaseerde (stapsgewijze) harding (versnelde koeling in fasen met geleidelijke overgangen).
2. Egalisatie vóór het temperen: om scheuren en vervorming te voorkomen, mag u, ongeacht de koelmethode, niet direct tot kamertemperatuur koelen, maar eerst tot 150 °C tot 180 °C voor egalisatie. De egalisatietijd kan worden geschat op 0,6 min/mm (referentie), waarna onmiddellijk kan worden overgegaan tot temperen.
3. Opmerkingen: controleer het koelingsprofiel om thermische spanningsconcentratie door oppervlaktekoeling/kernverwarming te voorkomen. Bij gebruik van gefaseerde of lokale afkoeling moet u ervoor zorgen dat vervorming beheersbaar is en corrigerende maatregelen nemen.

Ontlaten:

1. Noodzaak: voldoende ontlaten verwijdert restspanningen van het afschrikken en past de hardheid en taaiheid aan. Spuitgietmatrijzen vereisen over het algemeen grondig ontlaten, wat gewoonlijk in drie ontlatingsfasen wordt uitgevoerd.
2. De eerste temperatuur wordt meestal gekozen binnen het secundaire hardingsbereik van het materiaal (om de structuur te stabiliseren).
3. De tweede temperatuur wordt gekozen om de vereiste hardheid te bereiken.
4. De derde temperatuur ligt 10 °C tot 20 °C lager dan de tweede temperatuur en wordt gebruikt om restspanningen te verwijderen en de structuur te verfijnen.
5. Afkoelen na temperen: na het temperen kan oliekoeling of luchtkoeling worden gebruikt. De wachttijd voor temperen in één cyclus mag niet minder dan 2 uur bedragen (bepaal de exacte tijd op basis van de dikte van het onderdeel en de materiaaleisen).