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模具工业中模具材料硬度检验的重要性

 来源:东方嘉仪 www.3017.cn  点击:

在工业生产中模具钢是模具工业的主体材料模具的使用寿命和制成零件的精度、质量、外观性能除与模具的设计技术、制造精度以及机床精度和制造操作有关外正确地选用模具材料和正确地执行热处理工艺也是至关重要的。模具的热处理质量和使用性能通常都以硬度作为判断的依据。

硬度是模具材料和成品模具的重要性能指标。模具在工作时的受力状态是复杂的如热作模具通常是在交变的温度场下承受交变应力作用因此,弹簧疲劳试验机它应具有良好的阻止模具转变成较软或塑性状态的能力并且在长期工作环境下仍保持模具的形状和尺寸精度不变。一般成品模具的硬度冷作模具常选择在59-60HRC热作模具常选择在48HRC左右。

耐磨性也是成品模具的重要性能指标。零件成形时金属和模具型腔表面发生相对运动磨损了型腔表面至使模具的尺寸形状、精度和表面粗糙度发生变化而失效。模具的耐磨性是由模具的热处理特别是表面热处理决定的评估模具耐磨性好坏的主要依据也是硬度。

模具钢的硬度测试主要针对三种情况即:

1)模具钢材料的硬度检测;

2)经过热处理的半成品模具的硬度检测;

3)要求高耐磨性的模具表面热处理后的表面硬度检测。

模具钢材料主要是经过锻造的钢板、钢块或钢棒一般以退火状态供货。某些塑料模具钢还以预硬状态(调质处理)供货用户可直接加工成模具而不必进行后续热处理。

模具钢按钢种分类可分为:碳素工具钢、合金工具钢和高速工具钢。中国标准对于各种模具钢都规定了出厂硬度要求要求对钢材的退火硬度和试样淬火硬度进行检验。美泰里氏硬度计被广泛应用它测试快速、方便测试值可自动转换成布氏硬度值因此得到一定程度的应用

完成了机械加工的模具钢材料要进行淬火回火处理再经过精磨和抛光就可成为成品模具。淬火回火处理后的模具硬度检测更为重要因为这时的材料硬度是一个非常重要的质量指标它在很大程度上决定了成品模具的使用寿命。

淬火回火的模具料要求使用洛氏硬度计测试HRC洛氏硬度值。模具成品需要具有最佳的综合力学性能既要有足够的硬度同时还要有一定的韧性而硬度和韧性是一对矛盾为了在具有合理韧性的条件下便模具具有较高的硬度最佳的硬度值就会被限制在一个比较窄的范围内通常只有2-4HRC单位。

成品、半成品模具的硬度测试是一个难于解决的问题。一直没有一个较为理想的解决方案。只有少数体积和重量较小的模具可以搬到台式洛氏硬度计上测试。

里氏硬度计为成品、半成品模具的硬度测试提供了一个解决方案。可以先测试模具的里氏硬度然后再换算成HRC洛氏硬度。里氏硬度计测量是目前模具行业应用最为普遍的硬度测试方法,便携式布洛维硬度计而且美泰里氏硬度计应用最广泛的领域就是模具行业。如前面所述成品、半成品模具合理的硬度范围是比较窄的里氏硬度计不能满足这样的精度要求。但是这就是目前模具行业的现状没有更好的解决办法。

对于进行了表面的渗碳、渗氮或激光淬火处理表面硬化处理的模具需要测试模具的表面硬度。渗碳层通常较厚当渗碳层厚度大于0.8mm时可直接用洛氏硬度计测试HRC硬度。当渗碳层厚度在0.6-0.8mm时可以采用洛氏硬度计的A标尺。A标尺的试验力较小只有60kgC标尺试验力是150kg)可以在模具表面压一个较浅的压痕不至于将硬化层压透硬度测试更准确。测得的HRA硬度值可方便地通过查表换算成HRC硬度值。

对于较薄的渗碳层或渗氮层只要厚度大于0.1mm都可以采用表面洛氏硬度计。表面洛氏硬度计的试验力只有15kg30kg45kg。表面洛氏硬度压痕更小例如模具硬度为60HRC时表面洛氏硬度值为90.6HR15N压痕深度等于(100-90.6X0.001mm=0.009mm这样的压痕肉眼几乎难于分辨。因此,超声波测厚仪表面洛氏硬度计还可以测试成品模具测得的硬度值也可以换算成HRC硬度值。

硬度是模具钢最重要的性能为了照顾到韧性等其他性能模具硬度的最佳范围是一个比较窄的区间因此如何能在现场使用便携式硬度计快速、精确地测试模具硬度在模具制造和使用单位具有十分重要的意义。它可以提升模具产品的质量提升模具制造的技术水平延长模具寿命。

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