Trois procédés de traitement thermique nouveaux et améliorés pour les moules de coulée sous pression, très pratiques !

Métalle moulage sous pression ales caractéristiques d'une efficacité de production élevée, d'une économie de matières premières, d'une réduction des coûts de production, d'une bonne performance du produit et d'une haute précision, et est largement utilisée dans la production.

La surface de travail des moules de coulée sous pression est directement en contact avec le métal liquide, supportant l'érosion et le chauffage du métal liquide à haute pression et à grande vitesse. Une fois la pièce démoulée, elle est rapidement refroidie. Par conséquent, la fissuration par fatigue thermique, l'usure thermique et la corrosion par fusion à chaud sont des formes de défaillance courantes des moules de coulée sous pression. Par conséquent, les moules de coulée sous pression doivent avoir une résistance à la fatigue à froid et à chaud, une résistance et une ténacité à hautes températures et une résistance à l'érosion du métal liquide Résistance élevée à la chaleur, conductivité thermique élevée, bonne résistance à l'oxydation, haute trempabilité et résistance à l'usure.

Introduction au processus de traitement thermique du moule de coulée sous pression

Le traitement thermique est une étape importante dans l'amélioration de la durée de vie des moules de coulée sous pression. L'enquête montre que les ruptures de moule causées par un processus ou une opération de traitement thermique inappropriés représentent environ 60 % du nombre total de défaillances. Par conséquent, dans la production de moules de coulée sous pression, il est nécessaire d'effectuer l'opération de traitement thermique correcte.

1、 Parcours du processus de fabrication des moules de moulage sous pression

1. Moule de moulage sous pression général

Forgeage sphéroïdisation recuit mécanique dégrossissage traitement de stabilisation usinage de précision formage trempe et revenu montage assembleur.

2. Moules de coulée sous pression avec des formes complexes et des exigences de haute précision

Forgeage sphéroïdisation recuit (ou traitement de trempe et revenu) - ébauche - trempe et revenu - usinage électrique ou usinage de précision formage - rectification ajusteuse - nitruration (ou nitrocarburation) - rectification et polissage.

2,Procédé de traitement thermique conventionnel pour moules de coulée sous pression

Le processus de traitement thermique est largement utilisé dans la fabrication de moules de moulage sous pression, ce qui peut améliorer les performances des pièces de moule et prolonger la durée de vie des moules. En outre, le traitement thermique peut également améliorer les performances de traitement des matrices de moulage sous pression, améliorer la qualité du traitement et réduire l'usure des outils. Par conséquent, il joue un rôle très important dans la fabrication de moules.

Les moules de coulée sous pression sont principalement en acier et le traitement thermique conventionnel dans leur processus de fabrication comprend un recuit de sphéroïdisation, un traitement de stabilisation, une trempe et un revenu. Grâce à ces processus de traitement thermique, la microstructure de l'acier est modifiée pour obtenir la microstructure et les propriétés requises pour le moule de coulée sous pression.

1. Pré traitement

L'ébauche forgée du moule de coulée sous pression doit être soumise à un recuit de sphéroïdisation ou à un traitement thermique de trempe et de revenu. D'une part, il peut éliminer les contraintes et réduire la dureté, faciliter le traitement de coupe et, en même temps, préparer la structure pour le traitement thermique final. Après recuit, une microstructure uniforme et des carbures dispersés peuvent être obtenus pour améliorer la résistance et la ténacité de l'acier moulé. En raison de l'effet supérieur du traitement de trempe et de revenu par rapport au recuit de sphéroïdisation, les moules avec des exigences élevées en matière de résistance et de ténacité utilisent souvent la trempe et le revenu au lieu du recuit de sphéroïdisation.

2. Traitement de stabilisation

D'une manière générale, les moules de fonderie sous pression présentent des cavités complexes, qui génèrent des contraintes internes importantes lors de l'ébauche et des déformations lors de la trempe. Afin d'éliminer les contraintes, un recuit de détente ou un traitement de stabilisation doit généralement être effectué après l'usinage d'ébauche.

Le processus est le suivant : température de chauffage 650℃-680℃, isolation pendant 2 à 4 heures, puis refroidissement à l'air après avoir été déchargé du four. Les moules de coulée sous pression aux formes complexes nécessitent un refroidissement du four inférieur à 400℃et refroidissement à l'air après décharge. Après trempe et revenu du moule, l'usinage par décharge électrique produira une couche métamorphique sur la surface usinée, ce qui peut facilement provoquer des fissures de coupe de fil. Par conséquent, un recuit de relaxation des contraintes à température plus basse doit également être effectué.

3. Préchauffage de trempe

L'acier utilisé pour les moules de coulée sous pression est principalement de l'acier fortement allié. En raison de sa faible conductivité thermique, la trempe et le chauffage doivent être effectués lentement et des mesures de préchauffage sont souvent prises. Pour les moules avec de faibles exigences anti-déformation, la fréquence de préchauffage peut être réduite sans se fissurer, mais les moules avec des exigences anti-déformation élevées doivent être préchauffés plusieurs fois. Préchauffage à des températures plus basses (400℃-650℃) est généralement réalisée dans un four à air ; Pour le préchauffage à des températures plus élevées, un four à bain de sel doit être utilisé et le temps de préchauffage doit toujours être calculé à 1 minute/mm.

4. Chauffage de trempe

Pour l'acier moulé sous pression typique, une température de trempe et de chauffage élevée est bénéfique pour améliorer la stabilité thermique et la résistance au ramollissement, réduisant la tendance à la fatigue thermique, mais elle peut provoquer une croissance des grains et la formation de carbures aux joints de grains, entraînant une diminution de la ténacité et de la plasticité, entraînant une fissuration sévère. Par conséquent, lorsque les moules de coulée sous pression nécessitent une ténacité élevée, une trempe à basse température est souvent utilisée, tandis que lorsqu'une résistance à haute température est requise, une trempe à température plus élevée est utilisée.

Afin d'obtenir de bonnes performances à haute température, de s'assurer que les carbures peuvent être entièrement dissous et d'obtenir une austénite de composition uniforme, le temps de trempe et d'isolation des moules de coulée sous pression est relativement long. Généralement, le coefficient d'isolation est pris comme 0,8-1,0 min/mm lorsqu'il est chauffé dans un four à bain de sel.

5. Refroidissement par trempe

Pour les moules de coulée sous pression avec des formes simples et de faibles exigences en matière de prévention de la déformation, un refroidissement à l'huile est utilisé ; Les moules de coulée sous pression aux formes complexes et aux exigences élevées en matière de prévention de la déformation utilisent une trempe graduée. Afin d'éviter la déformation et la fissuration, quelle que soit la méthode de refroidissement utilisée, il n'est pas permis de refroidir à température ambiante. Généralement, il doit être refroidi à 150℃-180℃, et trempé immédiatement après un certain temps de trempage. Le temps de trempage peut être calculé comme 0,6 min/mm.

6. Trempe

Le moule de coulée sous pression doit être entièrement trempé, généralement trois fois. La première température de revenu est choisie dans la plage de température du second durcissement ; La sélection de la deuxième température de revenu doit garantir que le moule atteigne la dureté requise ; Le troisième revenu doit être inférieur au deuxième revenu à l0℃-20℃. Après la trempe, un refroidissement à l'huile ou à l'air doit être utilisé et le temps de trempe ne doit pas être inférieur à 2 heures.

3,Processus de traitement de renforcement de surface pour les matrices de moulage sous pression

La trempe globale conventionnelle est difficile à satisfaire aux exigences élevées de résistance à l'usure de surface et de résistance et de ténacité de la matrice des moules de coulée sous pression.

Le traitement de renforcement de surface peut non seulement améliorer la résistance à l'usure et d'autres propriétés de la surface des moules de coulée sous pression, mais également maintenir une résistance et une ténacité suffisantes de la matrice, tout en empêchant le métal fondu de coller et de s'attaquer. Ceci est très efficace pour améliorer les performances globales des moules de coulée sous pression, économiser des éléments d'alliage, réduire considérablement les coûts, utiliser pleinement le potentiel des matériaux et mieux utiliser les nouveaux matériaux.

Les pratiques de production ont montré que le traitement de renforcement de surface est une mesure importante pour améliorer la qualité des moules de coulée sous pression et prolonger leur durée de vie. Les processus de traitement de renforcement de surface couramment utilisés dans les moules de coulée sous pression comprennent la carburation, la nitruration, la nitrocarburation, la boruration, la chromisation et l'aluminisation.

1. Carburation

La carburation est actuellement la méthode de traitement thermique chimique la plus utilisée dans l'industrie mécanique. La caractéristique du processus est que l'acier de matrice faiblement allié avec du carbone moyen à faible et élevé et la matrice en acier fortement allié avec du carbone moyen à élevé sont chauffés à 900℃-930℃dans un milieu actif carburant (agent de carburation), permettant aux atomes de carbone de pénétrer dans la couche superficielle de la filière, suivi d'une trempe et d'un revenu à basse température, aboutissant à des compositions, des structures et des propriétés différentes à la surface et au coeur de la filière.

La carburation peut être subdivisée en carburation solide, carburation liquide et carburation gazeuse. Récemment, il s'est développé dans la carburation à atmosphère contrôlable, la carburation sous vide et la carburation des ions benzène.

2. Nitruration

Le processus de pénétration de l'azote dans la surface de l'acier est appelé nitruration de l'acier. La nitruration peut permettre aux pièces moulées d'atteindre une dureté de surface, une résistance à l'usure, des performances de fatigue, une dureté au rouge et une résistance à la corrosion supérieures à la carburation. En raison de la température de nitruration plus basse (500-570℃), la déformation des pièces du moule après nitruration est relativement faible.

Les méthodes de nitruration comprennent la nitruration solide, la nitruration liquide et la nitruration gazeuse. À l'heure actuelle, de nouvelles technologies telles que la nitruration ionique, la nitruration sous vide, la nitruration électrolytique et la nitruration à haute fréquence sont largement utilisées, ce qui raccourcit le temps de nitruration et peut obtenir des couches de nitruration de haute qualité.

3. Nitrocarburation

La co-infiltration d'azote et de carbone est un procédé de co-infiltration d'azote et de carbone à basse température (530℃-580℃) où l'azote et le carbone sont infiltrés simultanément dans un milieu contenant du charbon actif et des atomes d'azote, et l'azote est la méthode principale. La fragilité de la couche de nitrocarburation est faible et le temps de co-carburation est beaucoup plus court que le temps de nitruration. Après la nitrocarburation, les performances de fatigue thermique des moules de coulée sous pression peuvent être considérablement améliorées.

De mauvaises conditions de travail exigent que les moules de coulée sous pression aient de bonnes propriétés mécaniques à haute température, une résistance à la fatigue à froid et à chaud, une résistance à l'érosion du métal liquide, une résistance à l'oxydation, une trempabilité élevée et une résistance à l'usure. Le traitement thermique est le principal processus de fabrication qui détermine ces propriétés.

Le traitement thermique des moules de coulée sous pression consiste à modifier la microstructure de l'acier pour obtenir une dureté et une résistance à l'usure élevées à la surface du moule, tandis que le noyau a encore une résistance et une ténacité suffisantes, tout en empêchant efficacement le métal fondu de coller et de s'attaquer. Le choix de processus de traitement thermique appropriés peut réduire les déchets et améliorer considérablement la durée de vie du moule.