Três novos e melhorados processos de tratamento térmico para moldes de fundição sob pressão, muito práticos!

Metalfundição temas características de alta eficiência de produção, economia de matérias-primas, redução de custos de produção, bom desempenho do produto e alta precisão, e é amplamente utilizado na produção.

A superfície de trabalho dos moldes de fundição está em contato direto com o metal líquido, suportando a erosão e o aquecimento do metal líquido de alta pressão e alta velocidade. Depois que a peça de trabalho é desmoldada, ela é rapidamente resfriada. Portanto, trincas por fadiga térmica, desgaste térmico e corrosão por fusão a quente são formas de falha comuns de moldes de fundição sob pressão. Portanto, os moldes de fundição sob pressão devem ter resistência à fadiga a frio e a quente, resistência e tenacidade a altas temperaturas e resistência à erosão do metal líquido Alta resistência ao calor, alta condutividade térmica, boa resistência à oxidação, alta temperabilidade e resistência ao desgaste.

Introdução ao processo de tratamento térmico de molde de fundição sob pressão

O tratamento térmico é um passo importante para melhorar a vida útil dos moldes de fundição sob pressão. A investigação mostra que a falha de fratura do molde causada por processo de tratamento térmico inadequado ou operação é responsável por cerca de 60% do número total de falhas. Portanto, na produção de moldes de fundição sob pressão, é necessário realizar a operação correta do processo de tratamento térmico.

1、 Rota do processo de fabricação de moldes de fundição sob pressão

1. Molde de fundição sob pressão geral

Forjamento esferoidização recozimento Usinagem bruta mecânica Tratamento de estabilização Usinagem de precisão Formação Têmpera e montagem do montador de revenimento.

2. Moldes de fundição sob pressão com formas complexas e requisitos de alta precisão

Forjamento, recozimento esferoidal (ou tratamento de têmpera e revenimento) - usinagem de desbaste - têmpera e revenimento - usinagem elétrica ou conformação de usinagem de precisão - retificação de encaixe - nitretação (ou nitrocarbonetação) - retificação e polimento.

2,Processo convencional de tratamento térmico para moldes de fundição sob pressão

O processo de tratamento térmico é amplamente utilizado na fabricação de moldes de fundição sob pressão, o que pode melhorar o desempenho das peças do molde e prolongar a vida útil dos moldes. Além disso, o tratamento térmico também pode melhorar o desempenho do processamento de matrizes de fundição sob pressão, melhorar a qualidade do processamento e reduzir o desgaste da ferramenta. Portanto, desempenha um papel muito importante na fabricação de moldes.

Os moldes de fundição sob pressão são feitos principalmente de aço, e o tratamento térmico convencional em seu processo de fabricação inclui recozimento esferoidal, tratamento de estabilização, têmpera e revenido. Por meio desses processos de tratamento térmico, a microestrutura do aço é alterada para obter a microestrutura e as propriedades necessárias para o molde de fundição sob pressão.

1. Pré-processamento

O molde forjado de fundição sob pressão deve ser submetido a tratamento térmico de recozimento esferoidal ou têmpera e revenido. Por um lado, pode eliminar o estresse e reduzir a dureza, facilitar o processamento do corte e, ao mesmo tempo, preparar a estrutura para o tratamento térmico final. Após o recozimento, uma microestrutura uniforme e carbonetos dispersos podem ser obtidos para melhorar a resistência e a tenacidade do aço para moldes. Devido ao efeito superior do tratamento de têmpera e revenido sobre o recozimento esferoidizado, moldes com altos requisitos de resistência e tenacidade geralmente usam têmpera e revenido em vez de recozimento esferoidizado.

2. Tratamento de estabilização

De um modo geral, os moldes de fundição sob pressão têm cavidades complexas, que geram tensão interna significativa durante a usinagem de desbaste e deformação durante a têmpera. A fim de eliminar a tensão, o recozimento de alívio de tensão ou tratamento de estabilização geralmente deve ser realizado após a usinagem de desbaste.

O processo é o seguinte: temperatura de aquecimento 650℃-680℃, isolamento por 2-4 horas e, em seguida, resfriamento ao ar após ser descarregado do forno. Moldes de fundição sob pressão com formas complexas requerem resfriamento do forno abaixo de 400℃e resfriamento do ar após a descarga. Após a têmpera e o revenido do molde, a usinagem por descarga elétrica produzirá uma camada metamórfica na superfície usinada, que pode facilmente causar rachaduras no corte do fio. Portanto, o recozimento de alívio de tensão de temperatura mais baixa também deve ser realizado.

3. Pré-aquecimento da têmpera

O aço usado para moldes de fundição sob pressão é principalmente aço de alta liga. Devido à sua baixa condutividade térmica, a têmpera e o aquecimento devem ser realizados lentamente, e muitas vezes são tomadas medidas de pré-aquecimento. Para moldes com baixos requisitos antideformação, a frequência de pré-aquecimento pode ser reduzida sem rachaduras, mas moldes com altos requisitos antideformação devem ser pré-aquecidos várias vezes. Pré-aquecimento em temperaturas mais baixas (400℃-650℃) é geralmente realizado em forno a ar; Para pré-aquecimento em temperaturas mais elevadas, deve-se utilizar forno de banho de sal, devendo-se ainda calcular o tempo de pré-aquecimento em 1 minuto/mm.

4. Aquecimento por têmpera

Para o típico aço fundido sob pressão, uma alta temperatura de têmpera e aquecimento é benéfica para melhorar a estabilidade térmica e a resistência ao amolecimento, reduzindo a tendência à fadiga térmica, mas pode causar crescimento de grão e formação de carbonetos nos contornos de grão, resultando em diminuição da tenacidade e plasticidade, levando a trincas severas. Portanto, quando os moldes de fundição exigem alta tenacidade, a têmpera a baixa temperatura é frequentemente usada, enquanto quando a resistência a alta temperatura é necessária, a têmpera a temperatura mais alta é usada.

Para obter um bom desempenho em altas temperaturas, garantir que os carbonetos possam ser totalmente dissolvidos e obter austenita com composição uniforme, o tempo de resfriamento e isolamento dos moldes de fundição sob pressão é relativamente longo. Geralmente, o coeficiente de isolamento é considerado como 0,8-1,0 min/mm quando aquecido em um forno de banho de sal.

5. Resfriamento por têmpera

Para moldes de fundição sob pressão com formas simples e baixos requisitos para prevenção de deformação, é usado o resfriamento a óleo; Os moldes de fundição sob pressão com formas complexas e altos requisitos para prevenção de deformação usam têmpera graduada. Para evitar deformações e rachaduras, independentemente do método de resfriamento usado, não é permitido esfriar até a temperatura ambiente. Geralmente, deve ser resfriado a 150℃-180℃, e temperado imediatamente após imersão por um certo tempo. O tempo de imersão pode ser calculado como 0,6 min/mm.

6. Têmpera

O molde de fundição sob pressão deve ser totalmente revenido, geralmente três vezes. A primeira temperatura de revenimento é selecionada dentro da faixa de temperatura do segundo endurecimento; A seleção da segunda temperatura de revenimento deve garantir que o molde atinja a dureza desejada; O terceiro revenido deve ser inferior ao segundo revenido em l0℃-20℃. Após o revenimento, deve-se usar resfriamento a óleo ou ar, e o tempo de revenimento não deve ser inferior a 2 horas.

3,Processo de tratamento de reforço de superfície para matrizes de fundição sob pressão

A têmpera geral convencional é difícil de atender à alta resistência ao desgaste da superfície e aos requisitos de resistência e tenacidade da matriz dos moldes de fundição sob pressão.

O tratamento de fortalecimento da superfície pode não apenas melhorar a resistência ao desgaste e outras propriedades da superfície dos moldes de fundição sob pressão, mas também manter a resistência e tenacidade suficientes da matriz, evitando que o metal fundido grude e ataque. Isso é muito eficaz para melhorar o desempenho abrangente dos moldes de fundição sob pressão, economizando elementos de liga, reduzindo significativamente os custos, utilizando totalmente o potencial dos materiais e utilizando melhor novos materiais.

A prática de produção mostrou que o tratamento de reforço de superfície é uma medida importante para melhorar a qualidade dos moldes de fundição sob pressão e prolongar sua vida útil. Os processos de tratamento de reforço de superfície comumente usados ​​em moldes de fundição sob pressão incluem cementação, nitretação, nitrocarbonetação, boronização, cromagem e aluminização.

1. Carburização

A carburação é atualmente o método de tratamento térmico químico mais utilizado na indústria mecânica. A característica do processo é que a matriz de aço de baixa liga com médio a baixo e alto carbono e a matriz de aço de alta liga com médio a alto carbono são aquecidas a 900℃-930℃em um meio ativo de cementação (agente de cementação), permitindo que os átomos de carbono penetrem na camada superficial da matriz, seguido de têmpera e revenimento a baixa temperatura, resultando em diferentes composições, estruturas e propriedades na superfície e no núcleo da matriz.

A carburação pode ainda ser dividida em carburação sólida, carburação líquida e carburação a gás. Recentemente, desenvolveu-se a carburação em atmosfera controlável, carburação a vácuo e carburação com íon benzeno.

2. Nitretação

O processo de penetração do nitrogênio na superfície do aço é chamado de nitretação do aço. A nitretação pode permitir que as peças do molde atinjam maior dureza superficial, resistência ao desgaste, desempenho à fadiga, dureza vermelha e resistência à corrosão do que a carburação. Devido à menor temperatura de nitretação (500-570℃), a deformação das peças do molde após a nitretação é relativamente pequena.

Os métodos de nitretação incluem nitretação sólida, nitretação líquida e nitretação gasosa. Atualmente, novas tecnologias como nitretação iônica, nitretação a vácuo, nitretação eletrolítica e nitretação de alta frequência são amplamente utilizadas, o que reduz o tempo de nitretação e pode obter camadas de nitretação de alta qualidade.

3. Nitrocarbonetação

A co-infiltração de nitrogênio e carbono é um processo de infiltração de nitrogênio e carbono de baixa temperatura (530℃-580℃) onde nitrogênio e carbono são simultaneamente infiltrados em um meio contendo carbono ativado e átomos de nitrogênio, sendo o nitrogênio o principal método. A fragilidade da camada de nitrocarbonetação é pequena e o tempo de cocarbonetação é muito menor que o tempo de nitretação. Após a nitrocarbonetação, o desempenho de fadiga térmica dos moldes de fundição sob pressão pode ser significativamente melhorado.

As más condições de trabalho exigem que os moldes de fundição tenham boas propriedades mecânicas em alta temperatura, resistência à fadiga a frio e a quente, resistência à erosão do metal líquido, resistência à oxidação, alta temperabilidade e resistência ao desgaste. O tratamento térmico é o principal processo de fabricação que determina essas propriedades.

O tratamento térmico dos moldes de fundição sob pressão é alterar a microestrutura do aço para obter alta dureza e resistência ao desgaste na superfície do molde, enquanto o núcleo ainda possui resistência e tenacidade suficientes, evitando efetivamente que o metal fundido grude e ataque. A escolha de processos de tratamento térmico adequados pode reduzir o desperdício e melhorar significativamente a vida útil do molde.