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10
2022
-
01
模具深冷处理的原理和应用
模具的后加工，包括磨削和电加工，在加工表面产生局部高热，这将导致模具表面结构的转变。表面产生的初生马氏体增加了模具表面和凹坑的脆性，降低了模具的抗疲劳性能，同时降低了模具的耐磨性，过度研磨和放电也会导致表面裂纹。
模具的后加工，包括磨削和电加工，在加工表面产生局部高热，这将导致模具表面结构的转变。表面产生的初生马氏体增加了模具表面和凹坑的脆性，降低了模具的抗疲劳性能，同时降低了模具的耐磨性，过度研磨和放电也会导致表面裂纹。
淬火奥氏体在常温下不能完全转变为马氏体，例如D2材料的残余奥氏体在正常淬火后不能转变到20%，但在350°以下回火时，残余奥氏体的量几乎没有变化。但在模具的后加工和使用中，如电火花加工、高速冲压中的磨削和摩擦加热等，容易使残余奥氏体进一步转变，模具的抗冲击性变差由于初生马氏体的脆性大。同时由于马氏体和奥氏体的体积比不同，残余奥氏体的不稳定会导致孔径垂直度的降低和WEDM定位精度的损失，从而导致夹线，以及模具在使用和储存过程中精度的变化。
残余应力的影响：模具淬火的残余应力来自两个方面：一是马氏体相变引起的结构应力；二是加热和冷却不均匀引起的体积应力。这两种残余应力一般是拉应力。残余拉应力的存在降低了模具的实际承载能力，即模具的疲劳寿命。残余应力的存在将容易改变模具在受到外力时的尺寸。同时模具加工过程中产生的应力重新分布，往往使加工精度难以达到，严重时甚至造成模具开裂。
深冷处理和超深冷处理的机理：淬火过程中，材料从奥氏体转变为马氏体。由于马氏体体积大，使奥氏体向马氏体的转变越来越困难，在材料内部造成很大的压应力，导致转变失败。残余奥氏体称为残余奥氏体，是在室温下的一种变化。马氏体的体积会缩小，如果转变环境的温度急剧下降，其外围的压应力会降低，这样残余奥氏体的转变就可以再次进行，这就是深冷处理的机理。一般来说，在室温淬火后，D2材料会保留20%的奥氏体，在-196°时，残余奥氏体量会下降到2~4%，在-80°时会保留10%。
深冷处理的效果如下：1、残余奥氏体几乎全部转变为马氏体，模具硬度提高；2、残余应力大大降低；3、耐磨性提高；4、提高WEDM的加工性能，减少粗切孔径的垂直度偏差，具有良好的精度稳定性，无需夹丝即可切割大或薄工件；5、室温变化引起的模具尺寸线性变化比常规处理可减少三分之二，有利于高精度模具尺寸的保持；6、冲压缺口的使用寿命明显延长，模具的使用成本可以明显降低。
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