Phần 1 -Gia công nguộichếtthép
Thép khuôn gia công nguội bao gồm các khuôn dùng để sản xuất đột và cắt (khuôn đột và đột, khuôn cắt tỉa, đột, kéo), khuôn dập nguội, khuôn ép đùn nguội, khuôn uốn, khuôn kéo dây, v.v.
1. Điều kiện làm việc và yêu cầu về năng suất làm việc nguộithép chết
Trong quá trình vận hành gia công nguộithép chết, do vật liệu được xử lý có khả năng chống biến dạng cao nên bộ phận làm việc của khuôn chịu áp lực lớn, lực uốn, lực va đập và lực ma sát. Vì vậy, lý do thông thường để loại bỏ khuôn gia công nguội nói chung là do hao mòn. Cũng có trường hợp hỏng sớm do gãy, sập, biến dạng vượt quá dung sai cho phép.
So với thép dụng cụ cắt, gia công nguộithép chếtcó nhiều điểm tương đồng. Khuôn yêu cầu phải có độ cứng và khả năng chống mài mòn cao, độ bền uốn cao và độ dẻo dai vừa đủ để đảm bảo quá trình dập diễn ra suôn sẻ. Sự khác biệt nằm ở hình dạng và công nghệ xử lý phức tạp của khuôn cũng như diện tích ma sát lớn và khả năng mài mòn cao nên khó sửa chữa và mài. Vì vậy, cần có khả năng chống mài mòn cao hơn. Khi khuôn làm việc chịu áp lực đột lớn, dễ bị tập trung ứng suất do hình dạng phức tạp nên đòi hỏi độ dẻo dai cao; Khuôn có kích thước lớn, hình dạng phức tạp nên đòi hỏi độ cứng cao, độ biến dạng nhỏ và có xu hướng nứt. Nói tóm lại, các yêu cầu về độ cứng, khả năng chống mài mòn và độ bền của gia công nguộithép chếtcao hơn so với thép dụng cụ cắt. Tuy nhiên, yêu cầu về độ cứng màu đỏ tương đối thấp hoặc về cơ bản là không cần thiết (vì nó được hình thành ở trạng thái lạnh), do đó một số loại thép phù hợp với khuôn gia công nguội cũng đã được hình thành, chẳng hạn như phát triển khả năng chống mài mòn cao, biến dạng vi mô. công việc nguộithép chếtvà gia công nguội có độ bền caothép chết.
2. Lựa chọn mác thép
Thông thường, theo điều kiện sử dụng khuôn gia công nguội, việc lựa chọn loại thép có thể được chia thành bốn tình huống sau:
①Ckhuôn làm việc cũ có kích thước nhỏ, hình dáng đơn giản và tải trọng nhẹ.
Ví dụ, chày và kéo nhỏ để cắt thép tấm có thể được làm bằng thép công cụ carbon như T7A, T8A, T10A và T12A. Ưu điểm của loại thép này là; Khả năng xử lý tốt, giá rẻ và nguồn dễ dàng. Nhưng nhược điểm của nó là: độ cứng thấp, khả năng chống mài mòn kém và biến dạng dập tắt lớn. Do đó, nó chỉ phù hợp với các công cụ chế tạo có kích thước nhỏ, hình dạng đơn giản và tải trọng nhẹ cũng như các khuôn gia công nguội yêu cầu lớp đông cứng thấp và độ bền cao.
② Khuôn gia công nguội có kích thước lớn, hình dạng phức tạp và tải trọng nhẹ.
Các loại thép được sử dụng phổ biến bao gồm thép dụng cụ cắt hợp kim thấp như 9SiCr, CrWMn, GCr15 và 9Mn2V. Đường kính tôi của các loại thép này trong dầu thường có thể đạt trên 40mm. Trong đó thép 9Mn2V là loại gia công nguộithép chếtđược phát triển ở Trung Quốc trong những năm gần đây không chứa Cr. Nó có thể thay thế hoặc thay thế một phần thép có chứa Cr.
Độ không đồng nhất cacbua và xu hướng nứt nguội của thép 9Mn2V nhỏ hơn so với thép CrWMn và xu hướng khử cacbon nhỏ hơn thép 9SiCr, trong khi độ cứng lớn hơn thép công cụ carbon. Giá của nó chỉ cao hơn loại sau khoảng 30% nên là loại thép đáng được quảng bá và sử dụng. Tuy nhiên, thép 9Mn2V cũng có một số nhược điểm như độ bền va đập thấp và hiện tượng nứt vỡ thường gặp trong quá trình sản xuất và sử dụng. Ngoài ra, độ ổn định ủ kém và nhiệt độ ủ thường không vượt quá 180oC. Khi được tôi luyện ở 200oC, độ bền uốn và độ bền bắt đầu hiển thị giá trị thấp.
Thép 9Mn2V có thể được tôi trong các môi trường tôi có khả năng làm mát tương đối nhẹ như nitrat và dầu nóng. Đối với một số khuôn có yêu cầu nghiêm ngặt về biến dạng và yêu cầu độ cứng thấp, có thể sử dụng phương pháp làm nguội đẳng nhiệt austenit.
③ Khuôn gia công nguội có kích thước lớn, hình dạng phức tạp, chịu tải nặng.
Phải sử dụng thép hợp kim trung bình hoặc thép hợp kim cao như Cr12Mo, Crl2MoV, Cr6WV, Cr4W2MoV, v.v. Ngoài ra, cũng có thể sử dụng thép tốc độ cao.
Trong những năm gần đây, xu hướng sử dụng thép tốc độ cao làm khuôn gia công nguội ngày càng gia tăng, nhưng cần chỉ ra rằng vào thời điểm này, việc sử dụng độ cứng màu đỏ độc đáo của thép tốc độ cao không còn nữa mà là thay vào đó là độ cứng cao và khả năng chống mài mòn cao. Vì vậy, cũng cần có sự khác biệt trong quá trình xử lý nhiệt.
Khi sử dụng thép tốc độ cao làm khuôn nguội, nên sử dụng phương pháp làm nguội ở nhiệt độ thấp để cải thiện độ dẻo dai. Ví dụ, nhiệt độ làm nguội thường được sử dụng cho dụng cụ cắt thép W18Cr4V là 1280-1290oC. Khi chế tạo khuôn làm việc nguội, nên sử dụng phương pháp làm nguội ở nhiệt độ thấp ở 1190oC. Một ví dụ khác là thép W6Mo5Cr4V2. Bằng cách sử dụng phương pháp làm nguội ở nhiệt độ thấp, tuổi thọ sử dụng có thể được cải thiện đáng kể, đặc biệt là giảm đáng kể tỷ lệ hao hụt.
④ Khuôn gia công nguội chịu tải va đập và có khe hở lưỡi mỏng.
Như đã đề cập ở trên, yêu cầu về hiệu suất của ba loại thép khuôn gia công nguội đầu tiên chủ yếu là khả năng chống mài mòn cao, do đó, thép hypereutectoid có hàm lượng carbon cao và thậm chí cả thép ledeburite đều được sử dụng. Tuy nhiên, đối với một số khuôn gia công nguội, chẳng hạn như khuôn cắt và đột bao hình dạng tháp bên, có các khớp đối đầu mỏng và chịu tải trọng va đập khi sử dụng, cần có độ bền va đập cao. Để giải quyết mâu thuẫn này, có thể thực hiện các biện pháp sau:
Ⅰ-giảm hàm lượng cacbon và sử dụng thép hypoeutectoid để tránh sự giảm độ dẻo dai của thép do cacbua sơ cấp và thứ cấp gây ra;
Ⅱ-Việc thêm các nguyên tố hợp kim như Si và Cr để cải thiện độ ổn định khi ủ và nhiệt độ của thép (ủ ở 240-270 oC) có lợi cho việc loại bỏ hoàn toàn ứng suất nguội và cải thiện hiệu suất mà không làm giảm độ cứng;
Ⅲ-Thêm các nguyên tố như W để tạo thành cacbua chịu lửa nhằm tinh chế hạt và cải thiện độ dẻo dai. Các loại thép thường được sử dụng cho khuôn gia công nguội có độ bền cao bao gồm 6SiCr, 4CrW2Si, 5CrW2Si, v.v.
3. Các cách để tận dụng tối đa tiềm năng hoạt động của thép khuôn gia công nguội
Khi sử dụng thép loại Cr12 hoặc thép tốc độ cao làm khuôn gia công nguội, vấn đề nổi bật là thép có độ giòn cao, dễ bị nứt trong quá trình sử dụng. Để đạt được mục đích này, cần phải tinh chế cacbua bằng các phương pháp rèn thích hợp. Ngoài ra, các loại thép mới cần được phát triển. Trọng tâm của việc phát triển các loại thép mới là giảm hàm lượng carbon trong thép và số lượng nguyên tố hình thành cacbua.
Thép Cr4W2MoV có những ưu điểm như độ cứng cao, khả năng chống mài mòn cao và độ cứng tốt. Nó cũng có độ ổn định ủ tốt và tính chất cơ học toàn diện. Nó được sử dụng để sản xuất khuôn thép tấm silicon, v.v. Nó có thể tăng tuổi thọ lên hơn 1-3 lần so với thép Cr12MoV. Tuy nhiên, phạm vi nhiệt độ rèn của loại thép này hẹp và dễ bị nứt trong quá trình rèn. Nhiệt độ rèn và thông số kỹ thuật vận hành phải được kiểm soát chặt chẽ.
Thép Cr2Mn2SiWMoV có nhiệt độ tôi thấp, biến dạng khi tôi nhỏ và độ cứng cao. Nó được gọi là biến dạng vi mô làm nguội bằng không khíthép chết.
Thép 7W7Cr4MoV có thể thay thế thép W18Cr4V và Cr12MoV. Đặc điểm của nó là tính không đồng nhất của cacbua và độ dẻo dai của thép đã được cải thiện rất nhiều.
Phần2 -Làm việc nóngthép chết
1. Điều kiện làm việc của khuôn gia công nóng
Khuôn gia công nóng bao gồm khuôn rèn búa, khuôn ép đùn nóng và khuôn đúc khuôn. Như đã đề cập trước đó, đặc điểm chính của điều kiện làm việc của khuôn gia công nóng là tiếp xúc với kim loại nóng, đây là điểm khác biệt chính so với điều kiện làm việc của khuôn gia công nguội. Vì vậy sẽ gây ra 2 vấn đề sau:
(1) Bề mặt kim loại của khoang khuôn được nung nóng. Thông thường, khi khuôn dập đang hoạt động, nhiệt độ bề mặt của khoang khuôn có thể đạt trên 300-400oC, và khuôn ép đùn nóng có thể đạt trên 500-800oC; Nhiệt độ của khoang khuôn đúc có liên quan đến loại vật liệu đúc và nhiệt độ rót. Khi đúc kim loại đen, nhiệt độ khoang khuôn có thể đạt tới trên 1000oC. Nhiệt độ sử dụng cao như vậy sẽ làm giảm đáng kể độ cứng bề mặt và độ bền của khoang khuôn, khiến nó dễ bị gấp nếp trong quá trình sử dụng. Yêu cầu hiệu suất cơ bản cho nóngthép chếtlà khả năng chịu nhiệt dẻo cao, bao gồm độ cứng và độ bền ở nhiệt độ cao, và khả năng kháng nhựa nhiệt cao, thực sự phản ánh độ ổn định ủ cao của thép. Từ đó, có thể tìm ra cách đầu tiên để hợp kim hóa thép chết nóng, đó là thêm các nguyên tố hợp kim như Cr, W, Si có thể cải thiện độ ổn định ủ của thép.
(2) Hiện tượng mỏi nhiệt (nứt) xảy ra trên bề mặt kim loại của khoang khuôn. Đặc tính làm việc của khuôn nóng không liên tục. Sau mỗi lần hình thành kim loại nóng, bề mặt khoang khuôn cần được làm mát bằng các môi trường như nước, dầu và không khí. Do đó, trạng thái làm việc của khuôn nóng được làm nóng và làm mát nhiều lần, do đó kim loại bề mặt của khoang khuôn sẽ trải qua quá trình giãn nở nhiệt lặp đi lặp lại, nghĩa là liên tục chịu ứng suất kéo và nén. Kết quả là bề mặt khoang khuôn sẽ bị nứt, gọi là mỏi nhiệt. Do đó, yêu cầu hiệu suất cơ bản thứ hai cho thiết bị nóngthép chếtđược đưa ra, nghĩa là nó có khả năng chống mỏi nhiệt cao.
Nói chung, các yếu tố chính ảnh hưởng đến khả năng chống mỏi nhiệt của thép là:
① Độ dẫn nhiệt của thép. Độ dẫn nhiệt cao của thép có thể làm giảm mức độ gia nhiệt trên bề mặt kim loại của khuôn, do đó làm giảm xu hướng mỏi nhiệt của thép. Người ta thường tin rằng độ dẫn nhiệt của thép có liên quan đến hàm lượng cacbon của nó. Khi hàm lượng cacbon cao thì độ dẫn nhiệt thấp nên không thích hợp sử dụng thép cacbon cao để gia công nóngthép chết. Hàm lượng carbon thấp của thép carbon trung bình (C0,3% 5-0,6%) được sử dụng phổ biến trong sản xuất, điều này có thể dẫn đến giảm độ cứng và độ bền của thép và còn gây bất lợi.
② Hiệu ứng điểm tới hạn của thép. Thông thường, điểm tới hạn (Acl) của thép càng cao thì xu hướng mỏi nhiệt của nó càng thấp. Do đó, điểm tới hạn của thép thường tăng lên bằng cách thêm các nguyên tố hợp kim Cr, W, Si và chì. Do đó cải thiện khả năng chống mỏi nhiệt của thép.
2. Thép làm khuôn gia công nóng thông dụng
(1) Thép làm khuôn rèn búa. Nói chung, có hai vấn đề nổi bật khi sử dụng thép làm khuôn rèn búa. Thứ nhất, nó phải chịu tải trọng tác động trong quá trình hoạt động. Vì vậy, yêu cầu cơ tính của thép phải cao, đặc biệt là khả năng chống biến dạng dẻo và độ bền; Lý do thứ hai là kích thước mặt cắt ngang của khuôn rèn búa tương đối lớn (<400mm), đòi hỏi độ cứng của thép cao để đảm bảo cấu trúc vi mô đồng nhất và hiệu suất của toàn bộ khuôn.
Các loại thép khuôn rèn búa thường được sử dụng bao gồm 5CrNiMo, 5CrMnMo, 5CrNiW, 5CrNiTi và 5CrMnMoSiV. Các loại khuôn mắt búa khác nhau nên sử dụng chất liệu khác nhau. Đối với khuôn rèn búa rất lớn hoặc lớn, 5CrNiMo được ưu tiên. 5CrNiTi, 5CrNiW hoặc 5CrMnMoSi cũng có thể được sử dụng. Thép 5CrMnMo thường được sử dụng cho khuôn rèn búa cỡ nhỏ và vừa.
(2) Thép được sử dụng cho khuôn ép đùn nóng và đặc tính làm việc của khuôn ép đùn nóng là tốc độ tải chậm. Do đó, nhiệt độ gia nhiệt của khoang khuôn tương đối cao, thường lên tới 500-800oC. Các yêu cầu về tính năng đối với loại thép này chủ yếu tập trung vào độ bền nhiệt độ cao (tức là độ ổn định khi ủ cao) và khả năng chống mỏi do nhiệt cao. Các yêu cầu về AK và độ cứng có thể được hạ xuống một cách thích hợp. Thông thường, kích thước của khuôn ép đùn nóng nhỏ, thường dưới 70-90 mm.
Các khuôn ép đùn nóng thường được sử dụng bao gồm 4CrW2Si, 3Cr2W8V và 5% Cr loại nóngthép chếtS. Trong số đó, 4CrW2Si có thể được sử dụng làm cả công việc nguộithép chếtvà công việc nóng bỏngthép chết. Do mục đích sử dụng khác nhau nên có thể sử dụng các phương pháp xử lý nhiệt khác nhau. Khi chế tạo khuôn nguội, nhiệt độ làm nguội thấp hơn (870-900oC) và xử lý ủ ở nhiệt độ thấp hoặc trung bình được sử dụng; Khi chế tạo khuôn nóng, nhiệt độ làm nguội cao hơn (thường là 950-1000oC) và xử lý ủ ở nhiệt độ cao được sử dụng.
(3) Thép làm khuôn đúc. Nhìn chung, các yêu cầu về hiệu suất của thép đối với khuôn đúc tương tự như đối với khuôn ép đùn nóng, với độ ổn định nhiệt độ cao và khả năng chống mỏi nhiệt là những yêu cầu chính. Vì vậy loại thép được sử dụng phổ biến nhìn chung cũng giống như loại thép dùng cho khuôn ép đùn nóng. Như thường lệ, thép như 4CrW2Si và 3Cr2W8V được sử dụng. Tuy nhiên, có những khác biệt, chẳng hạn như việc sử dụng 40Cr, 30CrMnSi và 40CrMo cho khuôn đúc hợp kim Zn có điểm nóng chảy thấp; Đối với khuôn đúc hợp kim Al và Mg, có thể chọn 4CrW2Si, 4Cr5MoSiV, v.v. Đối với khuôn đúc hợp kim Cu, thép 3Cr2W8V được sử dụng chủ yếu.
Chuyên nghiệpchết Stiếng kêuSnhà cung cấp – Kim Bạch Thành
JINBAICHENGlà nhà cung cấp hàng đầu thế giới vềcông việc lạnh và công việc nóngthép chết, nhựathép chếts, thép công cụ đúc khuôn và các vật rèn khuôn mở tùy chỉnh, xử lý trên100.000 tấn thép mỗi năm. Sản phẩm của chúng tôi được sản xuất tại3cơ sở sản xuất ởSơn Đông, giang tô, và tỉnh Quảng Đông. Với hơn 100 bằng sáng chế,JINBAICHENGđặt ra các tiêu chuẩn trên toàn thế giới bao gồm việc trở thành nhà sản xuất thép đầu tiên ởTrung Quốcđể nhận chứng chỉ ISO 9001.Trang web chính thức:www.sdjbcmetal.com E-mail: jinbaichengmetal@gmail.com hoặc WhatsApp tạihttps://wa.me/18854809715
Thời gian đăng: 21/06/2023