tehnike toplotne obdelave za vodnik za kalupe za litje pod tlakom

Tehnike toplotne obdelave se pogosto uporabljajo pri proizvodnji kalupov za litje pod tlakom; lahko znatno izboljšajo mikrostrukturo in zmogljivost komponent kalupa, podaljšajo življenjsko dobo kalupa, izboljšajo kakovost obdelave in zmanjšajo obrabo orodja.

Livarski kalupi so običajno izdelani iz legiranih orodnih jekel. Tipični postopki toplotne obdelave vključujejo sferoidno žarjenje, razbremenitev/stabilizacijo napetosti, kaljenje (ali kaljenje in popuščanje) in večkratno popuščanje. Z izbiro ustrezne kombinacije toplotnih obdelav je mogoče doseči zahtevano trdnost, žilavost in zmogljivost pri visokih temperaturah.

Predobdelava:

1. Namen: odstraniti preostale napetosti iz kovanja ali grobe obdelave, zmanjšati trdoto za lažje rezanje in pripraviti enotno strukturo za naknadno kaljenje in popuščanje.
2. Metode in učinki: sferoidizacijsko žarjenje ustvari enotno mikrostrukturo z drobno razpršenimi karbidi za izboljšanje žilavosti. Kaljenje in popuščanje (tj. kaljenje, ki mu sledi popuščanje) pogosto zagotavlja odlično ravnovesje med trdnostjo in žilavostjo, zato se za matrice, ki zahtevajo visoko žilavost, namesto sferoidizacije pogosto uporablja popuščanje po kaljenju.
3. Priporočilo: izvedite predobdelavo na kovinah ali grobo obdelanih polizdelkih in zabeležite serijo postopka, da olajšate poznejšo sledljivost kakovosti.

Stabilizacijsko obdelavo:

1. Namen: odstraniti notranje napetosti, ki nastanejo med grobo obdelavo, in zmanjšati tveganje za deformacije in razpoke med kaljenjem. To je še posebej pomembno za matrice z zapletenimi oblikami.
2. Tipični postopek: segrevanje na 650 °C do 680 °C, zadrževanje 2 do 4 ure, nato odstranitev iz peči in hlajenje na zraku. Pri matricah z zapleteno geometrijo je treba pred hlajenjem na zraku peči ohladiti na temperaturo pod 400 °C, da se dodatno zmanjšajo notranje napetosti.
3. Posebni primeri: na površinah, spremenjenih z EDM (električno razreznim obdelovanjem), se lahko pojavi ponovno ulita ali poškodovana plast, ki je nagnjena k razpokam zaradi rezanja z žico; za odstranitev lokalnih napetosti je treba izvesti žarjenje za zmanjšanje napetosti pri nižji temperaturi.

Predgrevanje za kaljenje:

1. Razlog: kalupi za litje so pogosto izdelani iz visokolegiranih jekel s slabo toplotno prevodnostjo; hitro neposredno segrevanje lahko povzroči velike temperaturne gradientne, kar povzroči razpoke ali deformacije. Zato je potrebno postopno predgrevanje.
2. Metode in temperature predgrevanja: predgrevanje pri nižji temperaturi (400 °C do 650 °C) se lahko izvede v škatli ali zračni peči. Predgrevanje pri višji temperaturi je bolje izvesti v peči s solno kopeljo, da se izboljša enakomernost toplote.
3. Število predgretij in zahteve: kalupi z manjšimi zahtevami glede nadzora deformacije lahko uporabljajo manj stopenj predgretja; za strog nadzor deformacije je treba uporabiti večstopenjsko predgretje, da se zmanjšajo napetosti zaradi temperaturnih gradientov. Običajna empirična ocena časa predgretja je 1 min/mm (samo za referenco; preverite glede na material in debelino komponente).

Ohlajanje, segrevanje in namakanje:

1. Cilj: pridobiti avstenit enotne sestave in zadostno raztopiti karbide, s čimer se izboljša visokotemperaturna trdnost in odpornost proti mehčanju.
2. Izbira temperature: temperatura kaljenja mora biti izbrana v mejah, določenih za material. Višje temperature kaljenja spodbujajo toplotno stabilnost, vendar lahko pospešijo rast zrn in zmanjšajo žilavost; za matrice, ki zahtevajo visoko žilavost, se običajno uporabljajo relativno nižje temperature kaljenja.
3. Čas namakanja: za zagotovitev homogenizacije je za ohlajanje v solni kopeli običajno potrebno relativno dolgo namakanje; običajna ocena je 0,8 min/mm do 1,0 min/mm (referenčna vrednost; je treba preveriti).

Hlajenje pri kaljenju:

1. Izbira metode hlajenja: matrice preproste oblike in z nizko občutljivostjo na deformacije se lahko kalijo v olju. Matrice zapletene oblike ali z visokimi zahtevami glede preprečevanja deformacij je bolje obdelati s postopnim (stopnjevitim) kaljenjem (pospeševanje hlajenja v stopnjah s postopnimi prehodi).
2. Izenačenje pred popuščanjem: da se prepreči razpokanje in deformacija, ne glede na metodo hlajenja, ne hladite neposredno na sobno temperaturo; namesto tega najprej ohladite na 150 °C do 180 °C za izenačenje. Čas izenačenja se lahko oceni na 0,6 min/mm (referenčna vrednost), nato takoj nadaljujte s popuščanjem.
3. Opombe: nadzorujte profil hitrosti hlajenja, da se izognete koncentraciji toplotnih napetosti na hladni površini/vročem jedru. Pri uporabi stopnjevanega ali lokaliziranega kaljenja poskrbite, da je deformacija nadzorovana, in zagotovite korekcijske postopke.

Temperiranje:

1. Nujnost: zadostno popuščanje odstrani ostale napetosti po kaljenju in prilagodi trdoto in žilavost. Matrice za litje pod tlakom običajno zahtevajo temeljito popuščanje, ki se običajno izvaja v treh stopnjah.
2. Temperatura prvega temperiranja se običajno izbere v območju sekundarnega utrjevanja materiala (za stabilizacijo strukture).
3. Temperatura drugega temperiranja se izbere tako, da se doseže zahtevana trdota.
4. Tretja temperatura temperiranja je za 10 °C do 20 °C nižja od temperature drugega temperiranja in se uporablja za odstranjevanje ostankov napetosti in izboljšanje strukture.
5. Hlajenje temperiranja: po temperiranju se lahko uporabi hlajenje z oljem ali zrakom. Čas zadrževanja enocikelnega temperiranja ne sme biti krajši od 2 ur (natančen čas se določi na podlagi debeline dela in zahtev materiala).