抛光工艺推荐
蚀刻工艺推荐
焊接工艺推荐
焊条推荐
热处理工艺推荐
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声明:下面有关模具钢材的抛光工艺仅供参考,具体生产操作请结合实际进行,钢厂不承担相关责任。


第一步:油石粗磨阶段


1.   粗磨阶段选用油石由粗到细建议如下:

     120# → 180# → 240# → 280#→ 320#


2.   粗磨阶段操作要点

1)     压力不要过大,防止零件表面受热引起组织变化或较深划痕;

2)     防止型腔形成厚的塑性变形层;

3)     每更换细一号油石,磨削方向应变换4590°;

4)     打磨过程中,应经常将油石和零件进行清洗;

5)     更换各号油石或者砂纸时,必须将工件及双手洗净,防止粗磨粒留下来,造成打磨表面划伤,对后续工艺造成影响;


第二步:砂纸精磨阶段


1.   建议选用砂纸由粗到细

     320#——400#——500#——600#——800#——1000#——1200#——1500#——2000#

  如果镜面要求:则加上2500# → 3000#


2.   精磨阶段注意事项:

1)     用竹片将砂纸压在磨面上,适度用力压住、单向向前磨削,直到磨面上仅留下一个方向的均匀磨痕;(通过放大镜观察);

2)     每更换细一号砂纸,磨削方向应变换4590°;

3)     每更换细一号砂纸,施加的压力应逐次减轻;

4)     过钝的砂纸不宜再使用,应及时更换新砂纸;


第三步:抛光


1.   建议抛光膏粒度选择如下:

(7#) → 5# → 3# → 1#


2.   抛光阶段注意事项:

1)     清洗干净研磨后的模具表面;

2)     当研磨磨痕全部去除后,抛光即应停止,用水或者煤油冲洗干净,获得光亮无痕的表面。


打磨抛光总的注意事项:


1)     为保证打磨加工的质量及减少工时,对前一道磨削加工或电加工模具工件零件的表面粗糙度应提出明确要求;

2)     在研磨阶段(粗磨或精磨阶段)某一工序出现研磨缺陷(如针孔、微坑、橙皮纹等),若继续研磨下去是不会消除该缺陷的,应停止打磨,改用粗一号油石或砂纸打磨,去除该缺陷后,才能继续下一道工序研磨;

3)     若有较粗的划痕时,不能只对此局部进行打磨,否则会出现凹坑;应作全面修整,去除凹坑;

4)     对容易打磨和不容易打磨的部位都需要注意进行均匀的打磨;

5)     对模具工作零件的细小部位、狭槽、小孔等进行打磨时宜用电动工具;

6)     最终的打磨纹路应与塑件的脱模方向一致;


塑料注塑模具型腔表面的皮革组织皮纹效果



图像腐蚀又称皮纹、皮纹蚀刻,是一种在已加工完成模具表面,制造一种有皮纹组织的模具表面处理方法。这种皮纹结构可以使塑胶产品表面更方便的握持,同时还能保护产品表面以及提供良好的视觉效果。蚀刻技术能够制作许多种自然的或是人造皮纹组织图案。右图所示为塑料注塑模具型腔表面的皮革组织皮纹效果。


声明:下面有关模具钢材的蚀刻工艺仅供参考,具体生产操作请结合实际进行,钢厂不承担相关责任。


                                                                              

蚀刻工序


  蚀刻工艺是目前最常用的在钢材表面形成一凹陷纹理的方法。首先利用相片和电脑技术制成特定的蚀刻皮纹菲林底片,然后一步步将该菲林底片粘贴到干净的模具表面,并手工修正粘贴过程中的接合处。接下来将工件置于紫外线灯照射下,并在显像液中显影。随后,在精密控制的情况下,模具表面会被某种酸液根据显影后的蚀刻图案腐蚀成具有特定深度的层。整个腐蚀过程是将适量的经过精确配比的酸溶液如硝酸或氯化铁,制成酸液池然后将工件放进酸液池中,或者将酸液直接以喷雾的形式喷至模具表面。客户可根据不同的蚀刻深度或者皮纹特征来选择具体的蚀刻时间长短。通常蚀刻深度在0.1~0.5mm之间。此外许多模具表面的蚀刻图案是由多次腐蚀或者多层蚀刻皮纹菲林制成的,这就需要经过多个蚀刻步骤和多个特殊皮纹菲林底片组合起来才能实现。



                                                                       利用图片和电脑技术制成蚀刻菲林底片



                                                                在蚀刻之前将菲林底片粘贴在相应的模具表面


蚀刻工艺的关键工艺步骤概括:


     --利用图片和电脑修正技术来设计表面皮纹结构

      --按照想要的皮纹结构制作一个菲林底片

     --将菲林粘在已涂有光阻介质涂层的模具表面;

     --手工检查并修正好所有的接缝

     --在紫外线下曝光并使菲林图案在光阻介质涂层上显影

     --将紫外线曝光部位清除

     --合适的酸液对模具表面酸洗一定的时间以达到特定的腐蚀深度

     --清洗模具表面停止蚀刻过程

     --如有必要用下一张菲林底片重复蚀刻过程

                                                                                                                     UV light紫外线

                                                                              蚀刻原理:1.菲林   2. 光阻介质层   3. 模具钢   4. 保护层


蚀刻前模具表面的准备


  在模具机加工后进行去应力处理,接下来进行精加工和表面打磨。由于模具表面是进行蚀刻工艺,故通常来说没必要采用比220#粒度更细的砂纸打磨其表面。模具表面也不用进行抛光。最后用240~320# 粒度的砂纸打磨模具表面就足够了。选用砂纸遵循以下原则:


——细蚀刻皮纹同时蚀刻深度较浅的选用320#粒度砂纸;

——粗蚀刻皮纹同时蚀刻深度较深的选用240#粒度砂纸;


注:蚀刻深度由钢材成分和表面硬度决定


  电火花加工之后模具表面必须经过打磨或者抛光,否则重新变硬的火花层将会导致很差的蚀刻效果。


  要避免在蚀刻之前进行模具表面火焰表面硬化或者渗氮处理,如果模具一定要进行表面硬化处理则应在蚀刻工艺之后进行。


  通常来说焊接区域在蚀刻后其表面质量会较差。但某些情况下焊接后的模具可以进行蚀刻工艺,如模具使用和母材相同材质的焊条以及焊接操作完全遵循材料供应商的焊接建议,除了上述正确的焊条材质以外,最重要的一点是焊接必须进行预热及焊后回火处理。在这种情况下进行蚀刻时,需要向蚀刻工艺操作者指出焊接区域。


  为了避免蚀刻过程中出现问题,在蚀刻之前需要进行以下的蚀刻测试:


——对模具表面进行去油脂处理﹝例如:使用清洁器、酒精或类似物品﹞

——用刷子将测试液﹝测试液如:3%的硝酸酒精)涂在模具表面,以避免酸液接触范围超出测试区域。

——测试时间最多1分钟﹝表面变黑﹞

——用清水冲洗干净测试液

——用压缩空气将冲洗留下的泡沫干燥干净﹝不能用布或者纸巾来擦干净﹞

——检查模具表面是否有下列残留:

——EDM层﹝白色区域上的光点﹞

——不正当的焊接如:焊接区域发白

——机加工或者磨削留下的条纹或者擦痕

——硬质点区域﹝如因高的表面硬度引起﹞

——显微组织畸变﹝如因硬质区域或者焊接引起﹞

——对模具问题区域进行人工检查和修补﹝联系模具制造方或焊接方﹞


钢材因素对蚀刻结果的影响


  大多数蚀刻模具都是由塑胶模具钢制造而成。蚀刻工艺过程和蚀刻后其皮纹效果取决于钢材种类和硬度。其他的对皮纹效果会产生影响的有材料的均匀性、纯净度和钢材的料纹方向等。一个原则是复杂模具的嵌入件全部采用同种类型的钢材生产,如有可能这些钢材最好取自同一个大模块上。钢材的料纹方向最好沿同一方向。通常来说,Cr含量≤15%和Ni含量≤5%的所有钢种都可以进行蚀刻工艺。在对2083或2316等Cr耐腐蚀性钢模具进行蚀刻时,需要用到特殊的蚀刻剂和较长的蚀刻时间。要获得同样的蚀刻效果,硬度高的材料通常蚀刻时间要比低硬度材料长。所以,即使是同一大模块上取料也可能因为成分偏析或者硬度偏差而导致蚀刻效果不均匀、表面纹理不理想。如果蚀刻材料的纯净度或者杂质S含量较高,则通常会在最后皮纹形貌上导致产生无法接受的带状缺陷或孔洞。正因为如此,S模具钢2085和2312一定不能用来制作要求模具型腔表面进行皮纹或者抛光的模具型腔。标准的用于蚀刻的模具钢有预硬的塑胶模具钢2311, 2738, XPM,以及淬火的2711, 2767 2343 (ESR 钢种)。对1730﹝C45﹞和高碳含量钢种2379﹝D2﹞进行蚀刻其效果可能也不会很好。不管是选用哪种钢材都应该进行蚀刻测试以确定钢材表面的关键区域,进而确保使用合适的蚀刻工艺来对材料进行蚀刻处理。标准的蚀刻剂仍然是在硝酸﹝晶界活性酸﹞基础上调配而成。尽管这种刻蚀剂很容易调配并且得到的结果也很稳定,但是其对钢材偏析很敏感,因此用在大尺寸模块上时要注意。XPM 相当于标准的2738而言,其大尺寸模具的偏析程度和料纹问题都较少。为了避免上述大尺寸模块的问题,可以使用在氯化铁酸溶液基础上调配的蚀刻剂进行蚀刻。


   蚀刻工艺是目前最常用的在钢材表面形成一层凹陷纹理的方法。首先利用相片和电脑技术制成特定的蚀刻皮纹菲林底片,然后一步步将该菲林底片粘贴到干净的模具表面,并手工修正粘贴过程中的接合处。接下来将工件置于紫外线灯照射下,并在显像液中显影。随后,在精密控制的情况下,模具表面会被某种酸液根据显影后的蚀刻图案腐蚀成具有特定深度的皮纹层。整个腐蚀过程是将适量的经过精确配比的酸溶液如硝酸或氯化铁,制成酸液池然后将工件放进酸液池中,或者将酸液直接以喷雾的形式喷至模具表面。客户可根据不同的蚀刻深度或者皮纹特征来选择具体的蚀刻时间长短。通常蚀刻深度在0.10.5mm之间。此外许多模具表面的蚀刻图案是由多次腐蚀或者多层蚀刻皮纹菲林制成的,这就需要经过多个蚀刻步骤和多个特殊皮纹菲林底片组合起来才能实现。



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1    前言


  众所周知,钢材碳含量在低于0.2%时,其焊接性能是最好的。模具钢其含碳量通常为0.3%~2.5%,加上其他如Mn、Cr、Mo、W、V或Ni等合金元素;因此其焊接性能比较差。因此,大多数模具钢制造商都会建议不要对模具钢进行焊接,因为不管怎么样焊接都是很困难的。 但是,通过对模具进行焊接修复可以给模具使用者节约成本、带来可观的经济效益。因此,通过近年来下列焊接方面的研究发展,已经逐渐可以在一定程度上满足人们对模具焊接的要求。


  例如:对焊条质量的改良、焊接系统的改进、焊接技术的发展以及模具钢性能的改良,使得对压铸模、大型锻模、模架及模仁、切削模、冲裁模及成型模等成本高的模具进行焊接修复变为可能。 尤其重要的事实是:通过焊接修复或者修正模具相对于重新生产一个新的模具来说,无疑是非常吸引人及非常经济的一个选择。


  声明:下面有关模具钢材的焊接信息仅供参考,生产中的具体焊接工艺请结合实际进行选择,钢厂不承担相关责任。


2  模具钢焊接的综合信息


  模具钢焊接最重要的因素是模具钢本身必须具有较好的淬透性。当焊接完成热源离开后,焊接区域将会很快冷却,由于组织结构的转变将会导致焊缝和焊接热影响区(HAZ)形成淬硬组织。由于焊接区周围为温度较低的钢材基体组织所包围,焊缝区的这种淬硬组织转变无疑会导致应力的产生,进而可能引发应力裂纹,导致模具组织结构发生开裂或变形。为了尽可能的避免这种开裂或变形的危险,模具在焊接之前必须要进行预热。


模具的焊接可能发生在下列情形时:


——修补或者修复开裂或磨损的模具

——修复例如切削模具的破损或崩裂的刃口

——修补模具加工过程中造成的一些缺陷或瑕疵

——模具设计发生改变时

——焊接工艺、焊条材料、焊接参数、焊前预热温度及焊后热处理等,都必须根据所要焊——接的模具尺寸、用途及所焊接部位大小来综合考虑制定。


3    模具钢焊接过程


3.1 钨极氩弧焊(TIG焊)工艺


  钨极氩弧焊焊接过程中,焊弧产生于非熔化钨电极和工件之间,且受惰性气体保护。焊接时焊条材料通过焊条进给或通过焊药线自动进给。焊弧及熔池都受惰性气体保护。

        

     图1:    TIG对接焊                                                          图2:    MIG拼接焊


3.2    金属惰性/活性气体保护焊(MIG / MAG)工艺


  金属保护气氛焊接过程中,焊弧产生于连续进给的可熔金属丝电极和工件之间,且以惰性气体或活性气体为保护气氛。金属保护气氛焊接分为两类,分别按照其保护气氛所使用的气体种类区分为:MIG——指金属惰性气体保护焊、MAG——指金属活性气体保护焊 。其水冷装置可手动也可设置为自动。MIG/MAG焊接工艺主要优点在于:其生产效率很高,相对热源输入少(能耗少),以及焊缝质量相对较好(如图2所示)。该焊接工艺可用于许多结构件上,比如钢材、铝材或其他合金,也可用于一些有色金属的焊接。


3.3    手工电弧焊工艺简介


  焊接熔流是由于材料在电弧高温下熔化而成。电弧产生于电极和工件之间,而电极通常作为焊接填充材料也就是焊条(如图3)大多数情况下,焊条芯部材料化学成分与被焊接工件化学成分基本相同或相近。焊条表层的焊药类型对焊接过程中电极工作状态及焊后焊缝质量都有很大影响。 该焊接方法可以方便的应用于任何部位的焊接;如选择合适的焊条材料该焊接方法也可用于堆焊。该焊接可用于下列材料的焊接,如:碳钢、低合金钢或高合金钢、以及铸铁甚至是有色金属。当然有色金属现在已经很大程度上被其他的材料所取代,只是用于一些很小的特定情况下。手工电弧焊目前应用范围非常广泛,焊接性能稳定,且可用于实际中的任何建筑施工现场。


图3:手工电弧焊原理图

4    焊条性能和焊接连接方式


  焊缝金属的化学成分是由焊条化学成分以及焊接过程中基体材料原子扩散共同决定的。作为焊接电极的焊条或焊丝必须具有和基体材料相近的合金化学成分,这样在焊接过程中可以形成化学成分及硬度均匀、淬透性良好的焊缝组织。此外,焊缝组织不能存在有非金属夹杂物、气孔及裂纹,且必须具备满足后续工具或模具正常使用的综合性能。焊条材料常用易清洁、无孔的焊缝金属。焊条材料必须具有极低地化学成分偏差,这样才能保证每根焊条焊接后其焊缝区硬度保持一致。

通常所选择的焊条材料应与基体材料成分相近,但是当焊条材料被用于那些相对较软且韧性较高的中间层或缓冲层,且其基体组织比较容易开裂的情况下,可选择不同于基体材料的焊条。此时焊条的选择应该由焊接部位性能所要求达到的性能来决定。

针对三大类模具钢用途,包括冷成型、热成型及注塑成型,在焊接时对焊缝区域的不同性能要求如下:


——冷成型:硬度,韧性,耐磨损性能。


——热成型:硬度,硬度稳定性,韧性,耐磨损性能,冷裂抗性。


——注塑成型:硬度,耐磨损性能,抛光性能,适合于蚀刻性能。


5    氢诱发缺陷


  在焊接过程中氢元素被融入焊缝区域所导致的材料缺陷统称为氢诱发缺陷,这种缺陷受材料的显微组织、硬度、氢气挥发量及材料内部机械应力等影响。


  氢气通常来源下面几个方面及其他:


  空气湿度:主要包括空气湿度、焊条药皮湿度及焊丝表面湿度等

  结晶水:源于焊条金属中所包含的结晶水组织

  有机化合物:电极纤维、机油、油漆及清漆等


  典型的氢诱发缺陷表现为以下几种形式:氢点或白点、显微裂纹、延迟裂纹(冷裂纹)或脆性晶格。其对模具钢材的影响就是会在焊接热影响区和焊缝区产生典型高硬度的马氏体和贝氏体组织,进而非常容易诱发氢脆及开裂。回火热处理可能可以稍微降低这种氢脆倾向。


  通过以下预防措施可以有效的减少焊接过程中对氢气的吸收。


  首先是选用低氢型焊条。低氢型焊条标准为每100克焊条金属含挥发氢量不能高于15毫升。(经二次干燥,具体见后续说明) (根据德国 DIN 8572标准规定).


  对于特殊高要求情况时,低氢型焊条标准则为每100克焊条金属含挥发氢量不能高于5毫升。 (德国标准EN 499 中规定的“H5” 焊条) 。低氢型焊条需要真空、密封保存,以便隔绝潮湿空气。当打开包装后该型焊条须在规定时间类使用(如8小时以内)以保证其焊条中的含氢量低于5毫升,超出该时间后焊条则需要经过重新干燥处理。为了降低氢含量,碱性焊条在焊接前要经过烘干,烘干温度及时间通常选择在250℃到350℃之间连续进行两次每次分别保温两小时;或者根据实际情况按照焊条供应商的推荐进行。


  为了消除后续焊接过程中的氢气污染,待焊接模具或工具表面及其周边的任何污渍及杂质(如机油、铁锈、油漆、清漆等)都必须经过打磨完全去除。


注:如使用丙烷气体火焰枪来进行焊前预热的话,请特别注意这样一个事实:该丙烷气枪会在材料表面非火焰直接接触区产生水气。


6    预热


  模具钢必须在预热的情况下进行焊接。预热的基本原因已经在前面第二部分提出来了。这就是为什么模具或工具在焊接过程中必须保温在比其Ms温度高50到100℃温度的原因。(Ms是指材料奥氏体向马氏体组织转变的开始温度)。严格意义上来说,该温度应该是指焊条金属的Ms温度,因为焊条金属的Ms温度有可能与基体材料的Ms温度不相同。有时候可能发生基体材料在低于其Ms温度的情况下产生回火转变。这种情况下预热就会导致材料强度的降低。这是完全可能发生的,比如说,大多数冷成型模具钢回火都是在较低的温度(约200℃)。可是考虑到焊前预热对模具带来的好处及其对焊接开裂几率的降低,这种强度上的降低是我们可以接受的。这种情况下就需要对焊接模具或工具重新进行完整热处理。

7    焊接

7.1    前言


  如果没有完整的焊前准备、焊接工艺和焊后热处理,即使使用再先进的焊接设备、选用合适的焊条,也不可能成功的对模具钢进行焊接。任何情况下我们都建议在着手对模具钢进行焊接前,先制定出详细的焊接工艺流程表。尤其是需要进行大规模的焊接或者模具结构设计发生大规模改动修补时。除了所有的那些焊接过程中的细节外,该焊接工艺流程还必须包括下列内容:

——焊接区域或者结构改动区域

——焊接详细情况(如修补裂纹)

——焊前准备、焊接、填缝、打磨、加工细节

——焊接过程中检查或测试类型及方法

——焊缝形状、焊缝熔池等

——垫片、连接件

——焊前预热及相关设备

——预热温度控制系统

——焊条材料及质保书

——辅助的材料、气体、能源及胶贴

——焊接工艺参数

——焊接次序

——焊道数量和焊缝设计

——侧翼焊接覆层

——变形量控制

——焊缝金属焊后处理,如通过模锻压宽等

——热处理,退火温度及时间规定

——焊接过程中退火规定,

——适当的焊后非破坏性测试类型、时间及种类。


7.2    焊接准备


  完善的焊前准备工作是不可缺少的。如果有裂纹存在,则必须在裂纹周边开焊缝披口以便将裂纹完全打磨去除,并且应确保披口底部为圆弧形过渡,且披口斜面与垂直中轴线之间角度不得少于30度。 焊缝披口底部间隙应该要比所用的最大焊条直径至少大1毫米。所有热作模具表面的点状缺陷或由于腐蚀、激冷裂纹造成模具缺陷必须彻底打磨干净,直至露出完整基体材料。模具焊缝区域周边表面同样要经过这样的彻底打磨处理。无论如何,打磨完之后模具表面应该用磁粉检测(荧光粉检测)的方法检测,以确保缺陷已经完全打磨干净。磁粉检测完之后应立即进行焊接操作,以免焊缝表面被污染。当然这中间必须将检测用的磁粉介质清除干净。


7.3    焊接


  对于手工电弧焊第一遍焊接应该使用直径较细的焊条最大直径不能超过3.25mm)。对于TIG焊接来说,则第一遍最大焊接电流不能超过120A。关于TIG焊接其焊接电流范围与所用钨电极直径之间的关系,德国DIN EN26848标准中表一有详细规定。


  第二遍使用与第一遍相同直径的焊丝及焊接电流。接下来的填充焊丝则可使用较大直径的焊条和较高的焊接电流。


  最后一遍焊接目的则是加固焊缝。为保证对基体材料热影响区进行充分回火,即使是最少面积的焊接都必须至少进行两次回火。


  单焊道搭接焊,焊接时焊条电极应该尽可能的竖直且焊接电弧尽可能的短。焊接中注意控制焊弧始终保持在焊缝凹槽通道内,而不能使焊弧在随意移动,因为焊弧点火点可能会产生一些微小裂纹。


  这些基本要求同样适用于金属惰性/活性气体保护焊(MIG/MAG焊)。


  对于焊接修复一些成本较高的模具比如表面经过刻蚀的塑料模具时,必须确保模具与电电缆之间的良好接触以保证电流通路。如果接触不良的话,可能会在两者之间产生电弧从而损坏蚀刻表面。对这一类模具进行焊接时,为了确保电流不会短路通常将模具放置在导电性很好的铜板上。当然,铜板也必须与模具一起预热。


  焊接结束后,在焊缝冷却之前焊缝必须经过彻底的清洁及检测焊缝质量。一些焊缝缺陷如焊脚或气穴等必须在焊缝冷却之前去除。当焊缝冷却后,可以将焊缝隆起部位通过机加工去除,以使焊缝表面与周围模具表面一致。


  当模具焊接部位要求进行抛光或者蚀刻时,焊接的最后几遍都必须按照前面提到的TIG焊接工序步骤进行,以减少焊接气孔或者夹杂物等缺陷发生的风险。


8    焊后热处理


8.1    热处理的选择


  根据模具焊前基本状态焊后热处理可以选择以下几种

  --回火

  --淬火加回火

  --软化退火

  --去应力处理


8.2    回火


  当对经过热处理后的模具进行焊接修复时,如有需要应在焊后进行回火处理。


  焊后回火对于改善焊缝金属的韧性有很大帮助,尤其是对于焊接部位在使用过程中将经受高应力作用的情况更为有利,比如说一些热作或冷作模具的使用环境。


  选择合适的回火温度从而使焊缝金属和基体组织两者硬度尽可能的一致。当焊缝金属相对于基体金属有着更好的回火性能时,回火温度就应该选择在确保基体组织硬度不下降的情况下尽可能选用高的温度回火。(通常选择方法是选择比基体金属最后一次回火温度低20~30℃作为焊后回火温度)。如果是针对一个很微小的模具缺陷进行焊接,可以不必进行回火处理。但是,对于任何焊接操作我们都建议进行回火处理。


8.3    重新调质处理


  经过热处理后的模具,这些模具一般都经过低于其Ms相变点的温度回火处理(如冷作钢通常为200℃左右),这类模具如果其在焊接预热过程中引起模具强度较大的降低并对模具使用性能造成损害,那么在焊接结束后必须进行重新调质处理。此外,如有前文第6点里面提到那些情况,模具也需要进行重新调质处理。


  重新调质必须满足模具本身的性能要求(如硬度及韧性要求),而且应该使用与基体金属相同的热处理参数(包括升温速度、保温温度、保温时间、淬火介质等等相关参数)

8.4 软化退火

  退火状态的模具由于模具设计更改或者模具加工过程中的缺陷导致需要焊接修复时,焊接后模具必须经过软化退火处理。(以便能够对冷却后变硬的焊缝金属进行加工)。


  即使模具加工后续工序只需进行打磨抛光工序,为了避免模具在最终热处理过程中开裂,也同样不能省略焊接后软化退火处理。


8.5    去应力处理


  当模具焊接修复后会进行其他的热处理(如回火、软化退火、重新调质等)时就不需要进行焊后去应力处理了。但是当模具焊接前已经经过热处理而不是退火状态,且焊缝金属的硬度和模具的使用硬度是相同的情况,那么在模具焊接之后进行一次去应力处理就已经足够了。


  去应力处理的温度选择应该要遵循不能使基体金属及焊缝金属硬度发生降低的原则。


  如果是进行非常细微的焊接修复则通常不要去进行去应力处理。


8.6    热处理及模具表面保护


  因为模具热处理如重新调质通常是在较高的温度下进行,因此模具表面必须进行尽可能全面的保护,以防止模具表面在高温下发生氧化或变形。正因如此,这种热处理应该在真空炉或者有保护气氛炉里面进行。


9    参考资料


        Thieme/ Jahre: Instandsetzungsschweißen, Anleitung für den Betrie(焊接操作指导书,德国焊接协会,89卷)


10   附表


  右侧焊条推荐的表格提供了对热作钢,塑料模具钢和冷作钢制成的模具修复或矫正焊接的详细参数。 此外,还包括一些在模具或模具制造中使用的耐腐蚀的含铬的不锈钢以及含铬镍的不锈钢。





钢材牌号

DIN牌号

热处理状态

预热

焊接工艺

焊条材料

硬度要求

焊后热处理

备注

1.2343

X38CrMoV5.1

H+T

min. 325°C

111

111

131+135

141

QRO 90 WELD

UTP 73 G 2

UTP A 73 G 2

QRO 90 TIG-WELD

50-55 HRC

ca. 55 HRC

53-58 HRC

50-55 HRC

回火或

重新H+T

回火时采用比先前所用回火温度最少低25℃的温度回火

1.2343

X38CrMoV5.1

退火

min. 325°C




111

111

131+135

141

QRO 90 WELD

UTP 73 G 2

UTP A 73 G 2

QRO 90 TIG-WELD

50-55 HRC

ca. 55 HRC

53-58 HRC

50-55 HRC

退火


1.2344

X40CrMoV5.1

H+T

min. 325°C

111

111

131+135

141

QRO 90 WELD

UTP 73 G 2

UTP A 73 G 2

QRO 90 TIG-WELD

50-55 HRC

ca. 55 HRC

53-58 HRC

50-55 HRC

回火或

重新H+T

回火时采用比先前所用回火温度最少低25℃的温度回火

1.2344

X40CrMoV5.1

退火

min. 325°C




111

111

131+135

141

QRO 90 WELD

UTP 73 G 2

UTP A 73 G 2

QRO 90 TIG-WELD

50-55 HRC

ca. 55 HRC

53-58 HRC

50-55 HRC

退火


1.2347

X40CrMoVS5.1

H+T

min. 325°C

111

111

131+135

141

QRO 90 WELD

UTP 73 G 2

UTP A 73 G 2

QRO 90 TIG-WELD

50-55 HRC

ca. 55 HRC

53-58 HRC

50-55 HRC

回火或

重新H+T

回火时采用比先前所用回火温度低20-30°C的温度回火

1.2367

X38CrMoV5.3

H+T

300-350°C

111

111

131+135

141

QRO 90 WELD

UTP 73 G 2

UTP A 73 G 2

QRO 90 TIG-WELD

50-55 HRC

ca. 55 HRC

53-58 HRC

50-55 HRC

回火或

重新H+T

回火时采用比先前所用回火温度低20-30°C的温度回火

1.2367

X38CrMoV5.3

退火

300-350°C

111

111

131+135

141

QRO 90 WELD

UTP 73 G 2

UTP A 73 G 2

QRO 90 TIG-WELD

50-55 HRC

ca. 55 HRC

53-58 HRC

50-55 HRC

退火


1.2714

56NiCrMoV7

H+T

300-350°C

111

111

131+135

+141

UTP 73 G 3

ESAB OK 83.28

UTP A 73 G 3

UTP A 73 G 4

45-50 HRC

38-42 HRC

42-46 HRC

38-42 HRC

回火或

重新H+T

回火时采用比先前所用回火温度低20-30°C的温度回火

钢材牌号

DIN牌号

热处理状态

预热

焊接工艺

焊条材料

硬度要求

焊后热处理

备注

1.2083

X42Cr13

H+T

200-250°C

111

111

111

141

131+135

141

STAVAX WELD

UTP 73 G 2 *)

UTP 665 **)

STAVAX TIG-WELD

UTP A 73 G 2 *)

UTP A 73 G 2 *)

54-56 HRC

ca. 55 HRC

35-40 HRC

54-56 HRC

53-58 HRC

53-58 HRC

回火或

重新H+T

回火时采用比先前所用回火温度低20-30°C的温度回火

*)非耐腐蚀

**) 铬钢刀具55-57 HRC

1.2083

X42Cr13

退火

200-250°C

111

111

111

141

131+135

141

STAVAX WELD

UTP 73 G 2 *)

UTP 665 **)

STAVAX TIG-WELD

UTP A 73 G 2 *)

UTP A 73 G 2 *)

54-56 HRC

ca. 55 HRC

35-40 HRC

54-56 HRC

53-58 HRC

53-58 HRC

退火

*) 非耐腐蚀

**)铬钢刀具55-57 HRC

1.2085

X33CrS16

H+T

200-250°C

111

111

131+135

141

UTP 73 G 2 *)

UTP 665 **)

UTP A 73 G 2 *)

UTP A 73 G 2 *)

ca. 55 HRC

35-40 HRC

53-58 HRC

53-58 HRC

回火或

重新H+T

回火时采用比先前所用回火温度低20-30°C的温度回火

*) 非耐腐蚀

**)铬钢刀具55-57 HRC

1.2085

X33CrS16

退火

200-250°C

111

111

131+135

141

UTP 73 G 2 *)

UTP 665 **)

UTP A 73 G 2 *)

UTP A 73 G 2 *)

ca. 55 HRC

35-40 HRC

53-58 HRC

53-58 HRC

退火

*) 非耐腐蚀

**)铬钢刀具55-57 HRC

1.2316

X36CrMo17

H+T

250-300°C

111

111

131+135

141

UTP 73 G 3 *)

UTP 665 **)

UTP A 73 G 3 *)

UTP A 73 G 3 *)

45-50 HRC

35-40 HRC

42-46 HRC

42-46 HRC

回火或

重新H+T

回火时采用比先前所用回火温度低20-30°C的温度回火

*) 非耐腐蚀

**)铬钢刀具55-57 HRC

1.2316 mod.

X30CrMo15.1

H+T

250-300°C

111

111

131+135

141

UTP 73 G 3 *)

UTP 665 **)

UTP A 73 G 3 *)

UTP A 73 G 3 *)

45-50 HRC

35-40 HRC

42-46 HRC

42-46 HRC

回火或

重新H+T

回火时采用比先前所用回火温度低20-30°C的温度回火

*) 非耐腐蚀

**)铬钢刀具55-57 HRC

1.2711

54NiCrMoV6

H+T

300-350°C

111

111

131+135

+141

UTP 73 G 4

UTP 73 G 3

UTP A 73 G 4

UTP A 73 G 3

38-42 HRC

45-50 HRC

38-42 HRC

42-46 HRC

回火或

重新H+T


回火时采用比先前所用回火温度低20-30°C的温度回火

钢材牌号

DIN牌号

热处理状态

预热

焊接工艺

焊条材料

硬度要求

焊后热处理

备注

1.2714 mod.

-

H+T

300-350°C

111

111

131+135

+141

UTP 73 G 3

ESAB OK 83.28

UTP A 73 G 4

UTP A 73 G 3

45-50 HRC

38-42 HRC

38-42 HRC

42-46 HRC

回火或

重新H+T

回火时采用比先前所用回火温度低20-30°C的温度回火

1.2714 mod.

-

退火

300-350°C

111

111

131+135

+141

UTP 73 G 3

ESAB OK 83.28

UTP A 73 G 4

UTP A 73 G 3

45-50 HRC

38-42 HRC

38-42 HRC

42-46 HRC

退火


1.2738

40CrMnNiMo8.6.4

H+T

300-350°C

111

111

131+135

141

UTP 73 G 3

Fontargen E 710

UTP A 73 G 3

UTP A 73 G 3

45-50 HRC

ca. 43 HRC

42-46 HRC

42-46 HRC

回火或

重新H+T

回火时采用比先前所用回火温度低20-30°C的温度回火

XPM

-

H+T

300-350°C

111

111

131+135

141

UTP 73 G 3

Fontargen E 710

UTP A 73 G 3

UTP A 73 G 3

45-50 HRC

ca. 43 HRC

42-46 HRC

42-46 HRC

回火或

重新H+T

回火时采用比先前所用回火温度低20-30°C的温度回火

1.2767

X45NiCrMo4

H+T

250-300°C

111

111

131+135+141

UTP 73 G 2

UTP 73 G 3

UTP A 73 G 2

UTP A 73 G 3

ca. 55 HRC

45-50 HRC

55-58 HRC

42-46 HRC

回火或

重新H+T

回火时采用比先前所用回火温度低20-30°C的温度回火

1.2767

X45NiCrMo4

退火

250-300°C

111

111

131+135

+141

UTP 73 G 2

UTP 73 G 3

UTP A 73 G 2

UTP A 73 G 3

ca. 55 HRC

45-50 HRC

55-58 HRC

42-46 HRC

退火


1.2379

X155CrVMo12.2

退火

250-300°C

111

111

131+135

131+135

UTP 67 S

UTP 65 D *)

UTP A DUR 600

UTP A 651 *)

56-58 HRC

ca. 240 HB

54-60 HRC

ca. 240 HB

退火

*) 用于中间层

焊接工艺说明: 111– 手工电弧焊;     131 – 金属惰性气体保护焊MIGwelding (MIG)    135 – 金属活性气体保护焊MAG welding (MAG)       141 – 钨极氩弧焊TIG welding (TIG)   (ISO 4063标准)                                                 

*) 以上内容仅供用户参考,对所有数据我方保留最终解释权。



ABUIABAEGAAgp4rz7wUogKmc5AUwzgQ4pwM

声明:钢厂推荐的此热作模具钢热处理工艺仅供参考。所有热处理过程中发生的问题概由热处理厂家负责,钢厂不承担相关责任。


1. 淬火前的去应力处理工艺

微信图片_20200507154339.png

保温时间按工件有效厚度每25mm保温1小时计算。


2. 真空高压气体淬火工艺

微信图片_202005071543391.png


牌号
T Aust 1 [°C]
T Aust 2 [°C]
EX1
1000
1010-1015
EX8
1000
1010-1015
1.2343
990
1010
1.2344
1010
1030
1.2367
1010
1030


   
1:淬火温度


(以下以Ta表示炉膛温度,Tc表示工件心部温度,Ts表示工件表面16mm深处测得的温度)


说明:


(1) 预热


  按照模具复杂程度和厚度情况,可选择进行23次预热,预热保温时间以模具心部到温或接近炉膛温度为准。


aⅠ阶段预热   

  升温速度可选择150210/h,升温至Ta = 650℃进行保温,当Ta Tc 30℃时可进入下一阶段;


bⅡ阶段预热   

  升温速度可选择120150/h,升温至Ta = 850℃进行保温,当Ta Tc 10℃时可进入下一阶段;


(2) 加热阶段


  升温速度可选择1015/分,升温至Ta = T1进行保温,当Ta Tc = 10℃时开始计算保温时间,在T1 温度下保温总时间的80%后,升温至T2保温剩余的20时间。(温度T1T2见上表1。为了避免发生晶粒粗大的危险,热处理温度最大不能超过上表中的T2!)


  保温时间国内一般采用工件有效厚度每2mm保温1分钟计算。但由于装炉量及炉子状况不同,因此在加热阶段采用K型热电偶插入工件心部和表面下16mm深处,直接检测工件真实温度,并据此来确定保温时间是较为客观可靠的。


(3) 淬火冷却阶段


  淬火冷却气体N2压力选择,可根据模具厚度和复杂程度选择,一般建议高压(即Ts的冷却速度最好应该≥28/分),冷却到Ts500℃时可以适当的降低压力。在保证工件不变形及开裂的情况下,尽可能采用高压力,以提高工件冷却能力,获得良好的金相组织。


  模具可采用连续冷却也可以采用等温分级淬火冷却,当模具冷却到150℃时可出炉空冷,模具空冷至≥70℃时应立即装炉回火。


3. 回火


    1回火温度:如表 2所示

    2、保温时间:按工件有效厚度每25mm保温一小时计算,但至少保证4小时;

    3、回火次数: 3次;

     (1)第一次回火温度如表2所示

     (2)根据硬度要求确定第二次回火温度

     (3)第三次回火进行硬度调整,如果硬度合格,则第三次回火按照前两次回火最高温度30℃进行回火处理。


硬度为 44-46HRC的回火温度:

微信图片_202005071543392.png


附:


1)铝合金压铸模硬度建议:


          大型模具4244HRC

          中型模具4446HRC

          小型模具4648HRC


2)锌合金压铸模硬度可选择:


          5054 HRC


11/11
2019

捷宝(天津)模具科技有限公司 / Tianjin Jiebao Mould Technology Co., Ltd...

11/11
2019

重庆优特模具有限公司 / Chongqing Youte Tooling Co., Ltd. Tel: +86 2...

11/11
2019

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