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模具工業(yè)中硬度檢測的重要性

閱讀:2908        發(fā)布時間:2010-12-8

                 模具工業(yè)中硬度檢測的重要性

    在工業(yè)生產(chǎn)中,模具鋼是模具工業(yè)的主體材料,模具的使用壽命和制成零件的精度、質(zhì)量、外觀性能,除與模具的設(shè)計(jì)技術(shù)、制造精度,以及機(jī)床精度和制造操作有關(guān)外,正確地選用模具材料和正確地執(zhí)行熱處理工藝也是關(guān)重要的。模具的熱處理質(zhì)量和使用性能通常都以硬度作為判斷的依據(jù)

    硬度是模具材料和成品模具的重要性能指標(biāo)。模具在工作時的受力狀態(tài)是復(fù)雜的,如熱作模具通常是在交變的溫度場下承受交變應(yīng)力作用,因此它應(yīng)具有良好的阻止模具轉(zhuǎn)變成較軟或塑性狀態(tài)的能力,并且在長期工作環(huán)境下仍保持模具的形狀和尺寸精度不變。一般成品模具的硬度,冷作模具常選擇在59-60HRC,熱作模具常選擇在48HRC左右。
    耐磨性也是成品模具的重要性能指標(biāo)。零件成形時金屬和模具型腔表面發(fā)生相對運(yùn)動,磨損了型腔表面,使模具的尺寸形狀、精度和表面粗糙度發(fā)生變化而失效。模具的耐磨性是由模具的熱處理,特別是表面熱處理決定的,評估模具耐磨性好壞的主要依據(jù)也是硬度。
 
    模具鋼的硬度測試主要針對三種情況,即模具鋼材料的硬度檢測,經(jīng)過熱處理的半成品模具的檢測硬度,要求高耐磨性的模具表面熱處理后的表面硬度檢測

    模具鋼材料主要是經(jīng)過鍛造的鋼板、鋼塊或鋼棒,一般以退火狀態(tài)供貨。某些塑料模具鋼還以預(yù)硬狀態(tài)(調(diào)質(zhì)處理)供貨,用戶可直接加工成模具而不必進(jìn)行后續(xù)熱處理。模具鋼按鋼種分類可分為碳素工具鋼、合金工具鋼和高速工具鋼,中國標(biāo)準(zhǔn)對于各種模具鋼都規(guī)定了出廠硬度要求,要求對鋼材的退火硬度和試樣淬火硬度進(jìn)行檢驗(yàn)。里氏硬度計(jì)被廣泛應(yīng)用,它測試快速,方便,測試值可自動轉(zhuǎn)換成布氏硬度值,因此得到一定程度的應(yīng)用。但是里氏硬度計(jì)采用的是動態(tài)硬度測試原理,影響儀器準(zhǔn)確性的因素較多,對材料表面光潔度的要求也很高,硬度值轉(zhuǎn)換的誤差也較大,因此,其精度盡管常常高于簡易便攜式布氏硬度計(jì)和錘擊式布氏硬度計(jì),但是還要遠(yuǎn)低于常規(guī)的布氏和洛氏硬度計(jì)。好在模具鋼材對硬度測試的精度要求也不高。

    完成了機(jī)械加工的模具鋼材料要進(jìn)行淬火回火處理,再經(jīng)過精磨和拋光就可成為成品模具。淬火回火處理后的模具硬度檢測更為重要,因?yàn)檫@時的材料硬度是一個非常重要的質(zhì)量指標(biāo),它在很大程度上決定了成品模具的使用壽命。淬火回火的模具料要求使用洛氏硬度計(jì),測試HRC洛氏硬度值。模具成品需要具有 佳的綜合力學(xué)性能,既要有足夠的硬度,同時還要有一定的韌性,而硬度和韌性是一對矛盾,為了在具有合理韌性的條件下,便模具具有較高的硬度, 佳的硬度值就會被限制在一個比較窄的范圍內(nèi),通常只有2-4個HRC單位。
    成品、半成品模具的硬度測試是一個難于解決的問題。一直沒有一個較為理想的解決方案。只有少數(shù)體積和重量較小的模具可以搬到臺式洛氏硬度計(jì)上測試。里氏硬度計(jì)為成品、半成品模具的硬度測試提供了一個解決方案,可以先測試模具的里氏硬度,然后再換算成HRC洛氏硬度。盡管里氏硬度計(jì)誤差較大,但是還是目前模具行業(yè)應(yīng)用 為普遍的硬度測試方法,據(jù)了解,里氏硬度計(jì)應(yīng)用 廣泛的領(lǐng)域就是模具行業(yè)。如前面所述,成品、半成品模具合理的硬度范圍是比較窄的,里氏硬度計(jì)不能滿足這樣的精度要求。但是這就是目前模具行業(yè)的現(xiàn)狀,沒有更好的解決辦法。

    對于進(jìn)行了表面的滲碳、滲氮或激光淬火處理,表面硬化處理的模具需要測試模具的表面硬度。滲碳層通常較厚,當(dāng)滲碳層厚度大于0.8mm時,可直接用洛氏硬度計(jì),測試HRC硬度。當(dāng)滲碳層厚度在0.6-0.8mm時,可以采用洛氏硬度計(jì)的A標(biāo)尺。A標(biāo)尺的試驗(yàn)力較小,只有60kg(C標(biāo)尺試驗(yàn)力是150kg),可以在模具表面壓一個較淺的壓痕,不于將硬化層壓透,硬度測試更準(zhǔn)確。測得的HRA硬度值可方便地通過查表換算成HRC硬度值。對于較薄的滲碳層或滲氮層,只要厚度大于0.1mm,都可以采用表面洛氏硬度計(jì)。表面洛氏硬度計(jì)的試驗(yàn)力只有15kg、30kg或45kg。表面洛氏硬度壓痕更小,例如,模具硬度為60HRC時,表面洛氏硬度值為90.6HR15N,壓痕深度等于(100-90.6)X0.001mm=0.009mm,這樣的壓痕肉眼幾乎難于分辨。因此表面洛氏硬度計(jì)還可以測試成品模具,測得的硬度值也可以換算成HRC硬度值。
 
    硬度是模具鋼 重要的性能,為了照顧到韌性等其他性能,模具硬度的 佳范圍是一個比較窄的區(qū)間,因此,如何能在現(xiàn)場使用便攜式儀器快速、地測試模具硬度在模具制造和使用單位具有十分重要的意義。它可以提升模具產(chǎn)品的質(zhì)量,提升模具制造的技術(shù)水平,延長模具壽命。
 

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