Proceso de tratamiento térmico de acero templado y acero preendurecido

Los diferentes tipos de acero utilizados como moldes de plástico tienen diferentes composiciones químicas y propiedades mecánicas, por lo que las rutas del proceso de fabricación son diferentes; De manera similar, los diferentes tipos de aceros para moldes de plástico utilizan diferentes procesos de tratamiento térmico. Esta sección presenta principalmente la ruta del proceso de fabricación y las características del proceso de tratamiento térmico del molde de plástico.

Ruta del proceso de fabricación de moldes de plástico

1. Moldes de acero con bajo contenido de carbono y acero aleado con bajo contenido de carbono

Por ejemplo, la ruta del proceso de 20, 20Cr, 20CrMnTi y otros aceros es: corte → troquel de forja en blanco → recocido → mecanizado en bruto mecánico → conformado por extrusión en frío → recocido por recristalización → acabado mecánico → carburación → temple, revenido → rectificado y pulido → ensamblar .

2. Molde de acero cementado de alta aleación

Por ejemplo, la ruta del proceso del acero 12CrNi3A y 12CrNi4A es: corte → troquel de forja en bruto → normalización y revenido a alta temperatura → mecanizado en desbaste mecánico → revenido a alta temperatura → acabado → carburación → temple y revenido → rectificado y pulido → ensamblaje.

3. Molde de acero templado y revenido

Por ejemplo, la ruta del proceso de 45, 40Cr y otros aceros es: corte → troquel de forja en bruto → recocido → mecanizado en desbaste mecánico → templado y revenido → acabado mecánico → acabado, pulido → ensamblaje.

4. Acero al carbono para herramientas y moldes de acero para herramientas de aleación

Por ejemplo, la ruta del proceso de T7A ～ T10A, CrWMn, 9SiCr y otros aceros es: corte → forjado en piezas en bruto → recocido esferoidizante → mecanizado en desbaste mecánico → recocido de alivio de tensión → semiacabado mecánico → acabado mecánico → temple, revenido → rectificado Pulido → montaje.

5. Molde de acero preendurecido

Por ejemplo, 5NiSiCa, 3Cr2Mo (P20) y otros aceros. Para aquellos procesados ​​directamente con material en barra, se han endurecido previamente debido al estado del suministro, y pueden procesarse y formarse directamente, luego pulirse y ensamblarse. Para aquellos que necesitan ser forjados en espacios en blanco y luego procesados ​​para formar, la ruta del proceso es: corte → forjado → recocido esferoidizado → cepillado o fresado de seis lados → tratamiento de pre-endurecimiento (34 ～ 42HRC) → desbaste mecánico → recocido de alivio de tensión → Acabado mecánico → pulido → montaje.

Las características del tratamiento térmico de los moldes de plástico

(1) Características del tratamiento térmico del molde de plástico de acero cementado

• Para moldes de plástico con alta dureza, alta resistencia al desgaste y altos requisitos de tenacidad, se debe utilizar acero cementado para la fabricación, y el tratamiento térmico final es el cementado, el temple y el revenido a baja temperatura.
• Requisitos para la capa cementada, generalmente el grosor de la capa cementada es de 0.8 ~ 1.5 mm, al presionar plásticos que contienen rellenos duros, el espesor de la capa cementada del molde debe ser de 1.3 ~ 1.5 mm, al presionar plásticos blandos, la capa cementada El espesor es de 0.8 ～ 1.2 mm. El contenido de carbono de la capa carburada es preferiblemente del 0.7% al 1.0%. Si se utiliza la co-infiltración de carbono y nitrógeno, la resistencia al desgaste, la resistencia a la corrosión, la resistencia a la oxidación y las propiedades antiadherentes serán mejores.
• La temperatura de carburación es generalmente de 900 ～ 920 ℃, y los moldes pequeños con cavidades complejas pueden tomar una carbonitruración a temperatura media de 840 ～ 860 ℃. El tiempo de conservación del calor de cementación es de 5-10 h, que debe seleccionarse de acuerdo con los requisitos del espesor de la capa cementada. El proceso de carburación es adecuado para adoptar el proceso de carburación jerárquico, es decir, la etapa de alta temperatura (900 ～ 920 ℃) ​​es principalmente para infiltrar rápidamente la superficie de la pieza; la etapa de temperatura media (820 ～ 840 ℃) es principalmente para aumentar el espesor de la capa cementada. Se establece una distribución de gradiente de concentración de carbono uniforme y razonable en la capa carburada, que es conveniente para el enfriamiento directo.
• El proceso de temple después de la carburación es diferente según el tipo de acero. Después de la carburación, se puede utilizar por separado: recalentamiento y enfriamiento; temple directo después de la carburación graduada (como el acero cementado de aleación); temple directo después de carbonitruración a temperatura media (como moldes industriales de precisión pequeños formados por extrusión en frío de hierro puro o acero con bajo contenido de carbono); enfriamiento por aire después de la carburación (como moldes grandes y medianos hechos de acero carburado de alta aleación).

(2) Tratamiento térmico de moldes de plástico de acero endurecido

• Para moldes con formas más complejas, el tratamiento térmico debe realizarse después del mecanizado en bruto y luego el mecanizado final para asegurar la menor deformación durante el tratamiento térmico. Para moldes de precisión, la deformación debe ser inferior al 0.05%.
• Los requisitos de la superficie de la cavidad del molde de plástico son muy estrictos, por lo que durante el proceso de enfriamiento y calentamiento, es necesario asegurarse de que la superficie de la cavidad no se oxida, descarbura, no se corroe, se sobrecalienta, etc. horno de atmósfera protectora o en un horno de baño de sal después de una desoxidación estricta. Si se utiliza un horno de resistencia tipo caja común para calentar, se debe aplicar un agente protector a la superficie de la cavidad del molde y se debe controlar la velocidad de calentamiento. Medio de enfriamiento, controle la velocidad de enfriamiento para evitar la deformación, el agrietamiento y el desguace durante el proceso de enfriamiento. Generalmente, el enfriamiento con baño caliente es mejor y también se puede utilizar el enfriamiento previo.
• Después de templar, debe templarse a tiempo, la temperatura de templado debe ser más alta que la temperatura de trabajo del molde y el tiempo de templado debe ser suficiente. La longitud depende del material del molde y del tamaño de la sección, pero debe ser de al menos 40-60 min.

(3) Tratamiento térmico del molde de plástico de acero preendurecido

• El acero preendurecido se suministra en un estado preendurecido y, por lo general, no requiere tratamiento térmico, pero a veces debe modificarse el forjado y la pieza en bruto del troquel después del forjado modificado debe tratarse térmicamente.
• El tratamiento de precalentamiento del acero preendurecido generalmente adopta el recocido esferoidizante, el propósito es eliminar el estrés de forja, obtener una estructura esférica uniforme de perlita, reducir la dureza, aumentar la plasticidad y mejorar el rendimiento de corte o el rendimiento de formación de extrusión en frío del troquel en blanco.
• El proceso de preendurecimiento del acero preendurecido es simple, la mayoría de los cuales adoptan un tratamiento de temple y revenido, y la estructura de sorbita revenido se obtiene después del temple y revenido. El templado a alta temperatura tiene un amplio rango de temperatura que puede cumplir con los diversos requisitos de dureza de trabajo del molde. Debido a la buena templabilidad de este tipo de acero, se puede usar enfriamiento con aceite, enfriamiento con aire o enfriamiento gradual con sal de nitrato durante el enfriamiento. La Tabla 3-27 muestra el proceso de preendurecimiento de algunos aceros preendurecidos como referencia.

Tabla 3-27 Proceso de preendurecimiento de algunos aceros preendurecidos

(4) Tratamiento térmico del molde de plástico de acero endurecido por envejecimiento

• El proceso de tratamiento térmico del acero endurecido por envejecimiento se divide en dos pasos básicos. En primer lugar, se lleva a cabo el tratamiento de la solución, es decir, el acero se calienta a una temperatura elevada, de modo que se disuelven varios elementos de aleación en la austenita, y una vez finalizada la austenita, se obtiene la estructura de martensita por temple. El segundo paso es el tratamiento de envejecimiento, y el envejecimiento se utiliza para fortalecer las propiedades mecánicas que cumplen con los requisitos finales.
• El calentamiento del tratamiento de la solución se lleva a cabo generalmente en un horno de baño de sal o un horno de caja. El tiempo de calentamiento puede ser respectivamente: 1 min / mm, 2 ~ 2.5 min / mm, el enfriamiento adopta enfriamiento por aceite y el acero con buena templabilidad también se puede enfriar por aire. Si la temperatura final de forjado se puede controlar con precisión al forjar el troquel en blanco, el temple en solución se puede realizar directamente después del forjado.
• El tratamiento de envejecimiento se realiza mejor en un horno de vacío. Si se lleva a cabo en un horno de caja, para evitar que la superficie de la cavidad del molde se oxide, se debe pasar una atmósfera protectora al horno, o se deben usar polvo de óxido de aluminio, polvo de grafito, desechos de hierro fundido en el caja. Envejecimiento en condiciones protectoras. El calentamiento de la protección del empaque debe extender adecuadamente el tiempo de conservación del calor, de lo contrario será difícil lograr el efecto de envejecimiento. La especificación de tratamiento térmico del acero para moldes de plástico parcialmente endurecido por envejecimiento puede consultar la Tabla 3-28.

Tabla 3-28 Especificaciones de tratamiento térmico para acero parcialmente endurecido por envejecimiento

El tratamiento superficial de moldes de plástico.

Con el fin de mejorar la resistencia al desgaste y la resistencia a la corrosión de la superficie del molde de plástico, a menudo se le aplica un tratamiento de superficie apropiado.

• El cromado de moldes de plástico es uno de los métodos de tratamiento de superficies más utilizados. La capa de cromado tiene una fuerte capacidad de pasivación en la atmósfera, puede mantener el brillo metálico durante mucho tiempo y no reacciona químicamente en una variedad de medios ácidos. La dureza del recubrimiento alcanza los 1000HV, por lo que tiene una excelente resistencia al desgaste. La capa cromada también tiene una alta resistencia al calor, y su apariencia y dureza permanecen sin cambios cuando se calienta a 500 ° C en el aire.
• La nitruración tiene las ventajas de una baja temperatura de procesamiento (generalmente 550 ～ 570 ℃), poca deformación del molde y alta dureza de la capa infiltrada (hasta 1000 ～ 1200HV), por lo que también es muy adecuada para el tratamiento de superficies de moldes de plástico. Los grados de acero que contienen elementos de aleación como cromo, molibdeno, aluminio, vanadio y titanio tienen un mejor rendimiento de nitruración que el acero al carbono. El tratamiento de nitruración cuando se utiliza como molde de plástico puede mejorar en gran medida la resistencia al desgaste.

Los métodos de tratamiento de superficies adecuados para moldes de plástico incluyen: nitrocarburación, niquelado no electrolítico, nitruro de titanio con recubrimiento iónico, carburo de titanio o carbonitruro de titanio, PVD, método de deposición CVD de película dura o película superdura, etc.

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