精密模具零件的熱處理變形是模具熱處理過(guò)程中的主要缺陷之一，因此控制精密復(fù)雜模具的變形一直是熱處理生產(chǎn)中的關(guān)鍵問(wèn)題。眾所周知，在模具的熱處理過(guò)程中，特別是淬火過(guò)程中，由于模具截面各部分的加熱和冷卻速度不同，以及結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變時(shí)間不同等因素造成的溫差，使模具各部分的體積膨脹和收縮不均勻，結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變不均勻，從而造成模具內(nèi)外溫差引起的“結(jié)構(gòu)應(yīng)力”和熱應(yīng)力。當(dāng)內(nèi)應(yīng)力超過(guò)模具的屈服極限時(shí)，模具就會(huì)變形。因此，減少和控制精密復(fù)雜模具的變形是熱處理工作者的一個(gè)重要研究課題。本文對(duì)精密模具零件的變形、變形原因進(jìn)行了研究，以減少和控制復(fù)雜精密模具的變形，提高模具產(chǎn)品的質(zhì)量和使用壽命。

一、精密模具零件材料的影響因素及預(yù)防措施:

1．模具的選材：

（1）某機(jī)械廠從選材和熱處理方法簡(jiǎn)便可以考慮，選擇T10A鋼制造截面進(jìn)行尺寸相差懸殊、要求不同淬火后變形影響較小的較復(fù)雜模具，硬度達(dá)到要求56-60HRC。熱處理后模具硬度符合企業(yè)技術(shù)發(fā)展要求，但模具結(jié)構(gòu)變形產(chǎn)生較大，無(wú)法通過(guò)使用，造成我國(guó)模具報(bào)廢。后來(lái)該廠主要采用微變形鋼Cr12鋼制造，模具熱處理后硬度和變形量都符合設(shè)計(jì)要求。

（2）預(yù)防措施：對(duì)于精度復(fù)雜、變形小的模具，應(yīng)盡量選用空氣淬火等微變形鋼。

2．模具材質(zhì)的影響：

某廠送來(lái)一批比較復(fù)雜的 Cr12MoV 鋼模具，模具有60毫米圓孔，模具熱處理后，部分模具圓孔出現(xiàn)橢圓形，造成模具報(bào)廢。一般來(lái)說(shuō)，Cr12MoV 鋼屬于微變形鋼，不應(yīng)出現(xiàn)大變形。對(duì)嚴(yán)重變形模具的金相分析表明，模具鋼中含有大量的共晶碳化物，呈帶狀和塊狀分布。

（1）模具橢圓度（變形）的原因這是因?yàn)槟＞咪撝写嬖谝欢ǚ较蚍植疾痪鶆虻奶蓟铩Ｌ蓟锏呐蛎浵禂?shù)比鋼基體小30％左右。加熱時(shí)防止模具內(nèi)孔膨脹，冷卻時(shí)防止模具內(nèi)孔收縮，造成模具內(nèi)孔不均勻變形，模具橢圓圓孔。

（2）預(yù)防措施：

①在制造企業(yè)精密技術(shù)復(fù)雜以及模具時(shí)，要盡量可以選擇碳化物偏析較小的模具鋼，不要圖便宜，選用小鋼廠進(jìn)行生產(chǎn)的材質(zhì)效果較差鋼材。

② 對(duì)碳化物偏析嚴(yán)重的模具鋼，應(yīng)合理鍛造，使碳化物晶粒破碎，碳化物分布不均的等級(jí)降低，性能各向異性消除。

3鍛后模具鋼應(yīng)進(jìn)行淬火回火，以獲得均勻的碳化物分布，細(xì)小而分散的索氏體組織，從而減少精密復(fù)雜模具熱處理后的變形。

④對(duì)于較大或不可鍛造的模具，可采用固溶雙重細(xì)化處理，使碳化物細(xì)化、分布均勻、邊角圓滑，達(dá)到減少模具熱處理變形的目的。

二、模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的影響社會(huì)因素及預(yù)防措施：

有些模具材料和鋼材都很好，往往因?yàn)槟＞呓Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，如邊緣薄、尖角、凹槽、臺(tái)階陡、厚度不均等，導(dǎo)致熱處理后模具變形較大。

1.變形原因: 由于模具厚度不均勻或模具角度尖銳，在淬火過(guò)程中模具各部分產(chǎn)生不同的熱應(yīng)力和結(jié)構(gòu)應(yīng)力，導(dǎo)致各部分體積膨脹不同，使模具在淬火后產(chǎn)生變形。

2.預(yù)防措施：在模具設(shè)計(jì)中，如滿足實(shí)際生產(chǎn)需要，應(yīng)盡量減少模具厚度不均和結(jié)構(gòu)不對(duì)稱，在模具厚度與厚度連接處，應(yīng)盡量采用平順過(guò)渡等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 根據(jù)模具的變形規(guī)律，預(yù)留加工余量，淬火后不會(huì)因模具變形而報(bào)廢。

對(duì)形狀進(jìn)行特別對(duì)于復(fù)雜的模具，為使淬火時(shí)冷卻系統(tǒng)均勻，可采用給合結(jié)構(gòu)。

三、模具制造工藝及殘余應(yīng)力的影響因素及預(yù)防措施：

在工廠里經(jīng)常發(fā)現(xiàn)一些形狀復(fù)雜、精度高的模具在熱處理后變形較大，經(jīng)過(guò)仔細(xì)研究，發(fā)現(xiàn)模具在加工和最終熱處理過(guò)程中沒(méi)有進(jìn)行過(guò)任何預(yù)熱處理。

1、變形主要原因：在機(jī)械進(jìn)行加工生產(chǎn)過(guò)程中的殘余應(yīng)力和淬火后的應(yīng)力可以疊加，增大了模具材料熱處理后的變形。

2、預(yù)防措施：

（1）粗加工后、半精加工前應(yīng)進(jìn)行分析一次去應(yīng)力隨著退火，即（630-680）℃×（3-4）h爐冷至500℃以下數(shù)據(jù)出爐空冷，也可采用400℃×（2-3）h去應(yīng)力集中處理。

（2）降低淬火溫度，降低淬火后的殘余應(yīng)力。

（3）采用170OC 淬火油空冷（階段淬火）。

（4）采用等溫淬火工藝可以降低淬火殘余應(yīng)力。

采用基于以上這些措施可使模具淬火后殘余應(yīng)力可以減少，模具變形較小。

四、熱處理加熱過(guò)程的影響因素及預(yù)防措施：

加熱速度的影響: 一般認(rèn)為熱處理后的模具變形是由冷卻引起的，這是不正確的。模具尤其是復(fù)雜的模具，正確或不正確的加工工藝往往對(duì)模具的變形有較大的影響，對(duì)一些模具加熱過(guò)程的對(duì)比可以看得很清楚，加熱速度較快，往往產(chǎn)生較大的變形。

（1）變形原因:任何金屬受熱都會(huì)膨脹。鋼材加熱時(shí)，同一模具內(nèi)各部分溫度的不均勻（即加熱不均勻）必然會(huì)造成模具內(nèi)各部分膨脹的不一致，從而形成因加熱不均勻而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。在低于鋼的相變點(diǎn)的溫度下，加熱不均勻主要產(chǎn)生熱應(yīng)力，當(dāng)溫度超過(guò)相變點(diǎn)時(shí)，加熱不均勻還會(huì)產(chǎn)生組織轉(zhuǎn)變的各向異性，不僅產(chǎn)生組織應(yīng)力。因此，加熱速度越快，模具表面與型芯的溫差越大，熱處理后模具的應(yīng)力越大，變形也越大。

（2）預(yù)防控制措施：對(duì)復(fù)雜以及模具在相變點(diǎn)以下進(jìn)行加熱時(shí)應(yīng)緩慢通過(guò)加熱，一般企業(yè)來(lái)說(shuō)，模具設(shè)計(jì)真空熱處理過(guò)程中變形能力要比鹽浴爐加熱淬火小得多。?采用不同預(yù)熱，對(duì)于低合金鋼模具結(jié)構(gòu)可采用學(xué)生一次活動(dòng)預(yù)熱（550-620oC）；對(duì)于高合金剛模具應(yīng)采用一個(gè)二次預(yù)熱（550-620oC和800-850oC）