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石墨模具產(chǎn)生淬火裂紋
石墨模具在淬火后產(chǎn)生裂紋是石墨模具熱處理過程中的很大缺陷,將使加工好的石墨模具報(bào)廢,使生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)造成很大損失。
(1)產(chǎn)生的原因
1)石墨模具材料存在嚴(yán)重的網(wǎng)狀碳化物偏析。
2)石墨模具中存在有機(jī)械加工或冷塑變形應(yīng)力。
3)石墨模具熱處理操作不當(dāng)(加熱或冷卻過快、淬火冷卻介質(zhì)選擇不當(dāng)、冷卻溫度過低、冷卻時(shí)間過長等)。
4)石墨模具形狀復(fù)雜、厚薄不均、帶尖角和螺紋孔等,使熱應(yīng)力和組織應(yīng)力過大。
5)石墨模具淬火加熱溫度過高產(chǎn)生過熱或過燒。
6)石墨模具淬火后回火不及時(shí)或回火保溫時(shí)間不足。
7)石墨模具返修淬火加熱時(shí),未經(jīng)中間退火而再次加熱淬火。
8)石墨模具熱處理的,磨削工藝不當(dāng)。
9)石墨模具熱處理后電火花加工時(shí),硬化層中存在有高的拉伸應(yīng)力和顯微裂紋。
(2)預(yù)防措施
1)嚴(yán)格控制石墨模具原材料的內(nèi)在質(zhì)量
2)改進(jìn)鍛造和球化退火工藝,消除網(wǎng)狀、帶狀、鏈狀碳化物,改善球化組織的均勻性。、
3)在機(jī)械加工后或冷塑變形后的石墨模具應(yīng)進(jìn)行去應(yīng)力退火(>600℃)后再進(jìn)行加熱淬火。
4)對(duì)形狀復(fù)雜的石墨模具應(yīng)采用石棉堵塞螺紋孔,包扎危險(xiǎn)截面和薄壁處,并采用分級(jí)淬火或等溫淬火。
5)返修或翻新石墨模具時(shí)需進(jìn)行退火或高溫回火。
6)石墨模具在淬火加熱時(shí)應(yīng)采取預(yù)熱,冷卻時(shí)采取預(yù)冷措施,并選擇合適淬火介質(zhì)。
7)應(yīng)嚴(yán)格控制淬火加熱溫度和時(shí)間,防止石墨模具過熱和過燒。有的石墨模具要求按圖紙加工成特殊的形狀和規(guī)格(也就是所謂的石墨異形件),并且達(dá)到所要求的表面光潔度。
8)石墨模具淬火后應(yīng)及時(shí)回火,保溫時(shí)間要充分,高合金復(fù)雜石墨模具應(yīng)回火2-3次。
9)選擇正確的磨削工藝和合適的砂輪。
10)改進(jìn)石墨模具電火花加工工藝,并進(jìn)行去應(yīng)力回火。
石墨模具淬火后組織粗大
石墨模具淬火后組織粗大,將嚴(yán)重影響石墨模具的力學(xué)性能,使用時(shí)將會(huì)使石墨模具產(chǎn)生斷裂,嚴(yán)重影響石墨模具的使用壽命。
(1)產(chǎn)生的原因
1)石墨模具鋼材混淆,實(shí)際鋼材淬火溫度遠(yuǎn)低于要求石墨模具材料的淬火溫度(如把GCr15鋼當(dāng)成3Cr2W8V鋼)。
2)石墨模具鋼淬火前未進(jìn)行正確的球化處理工藝,球化組織不良。
3)石墨模具淬火加熱溫度過高或保溫時(shí)間過長。
4)石墨模具在爐中放置位置不當(dāng),在靠近電極或加熱元件區(qū)易產(chǎn)生過熱。
5)對(duì)截面變化較大的石墨模具,淬火加熱工藝參數(shù)選擇不當(dāng),在薄截面和尖角處產(chǎn)生過熱。
(2)預(yù)防措施
1)鋼材入庫前應(yīng)嚴(yán)格進(jìn)行檢驗(yàn),嚴(yán)防鋼材混淆亂放。
2)石墨模具淬火前應(yīng)進(jìn)行正確的鍛造和球化退火,以確保良好的球化組織。
3)正確制定石墨模具淬火加熱工藝規(guī)范,嚴(yán)格控制淬火加熱溫度和保溫時(shí)間。
4)定期檢測和校正測溫儀表,保證儀表正常工作。但電火花加工具有加工精度和表面質(zhì)量高,可加工范圍寬,特別是在復(fù)雜、精密、薄壁、窄縫、高硬材料的模具型腔加工中的優(yōu)勢是高速銑削所不能比擬的,因此放電加工將仍然是模具型腔加工的主要手段。
5)石墨模具在爐中加熱時(shí)應(yīng)與電極或加熱元件保持適當(dāng)?shù)木嚯x。
目前,石墨模具主要在以下幾個(gè)方面得到了廣泛的應(yīng)用:
有色金屬連續(xù)鑄造及半連續(xù)鑄造用石墨模具
近年來,國內(nèi)外正在推廣由熔融金屬狀態(tài)直接連續(xù)(或半連續(xù)的)制造棒材或管材等先進(jìn)的生產(chǎn)方法。國內(nèi)在銅,銅合金,鋁,鋁合金等方面已開始采用這種方法。人造石墨作為有色金屬的連續(xù)鑄造或半連續(xù)鑄造用模具被認(rèn)為是很合適的材料。生產(chǎn)實(shí)踐證明,由于采用了石墨模具,因其導(dǎo)熱性能良好(導(dǎo)熱性能決定了金屬或合金的凝固速度),模具的自潤滑性能好等因素,不但使鑄型速度提高,而且由于鑄錠的尺寸精準(zhǔn),表面光滑,結(jié)晶組織均勻,可直接進(jìn)行下道工序的加工。這不僅大大提高了成品率,減少了廢品損失,而且產(chǎn)品質(zhì)量也有大幅度的提高。連續(xù)鑄造方法有立式連續(xù)鑄造法和臥式連續(xù)鑄造法兩種。
加壓鑄造用模具
人造石墨材料已成功地用于有色金屬的加壓鑄造上。由于國內(nèi)的石墨模具制造企業(yè)大多為中小企業(yè),并且這其中的相當(dāng)一部分企業(yè),尚停留在傳統(tǒng)的作坊式的生產(chǎn)管理階段,往往忽略了石墨模具的穩(wěn)定性,造成石墨模具開發(fā)周期長、制造成本高等問題,企業(yè)嚴(yán)重受制于這些問題的發(fā)展。例如,用人造石墨材料制造的加壓鑄造用模具生產(chǎn)的鋅合金和銅合金的鑄件已用于汽車零件等方面。