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        延長壓鑄模具使用壽命的方式

        時間:2021-04-01? 來源:青島豐東熱處理 ?作者:青島豐東熱處理 點擊:
                通過熱處理可以改變材料的金相組織,以保證必要的強度和硬度、高溫下尺寸的穩定性,抗熱疲勞性能和材料的切削性能等。經過熱處理后的零件要求變形量少,無裂紋和盡量減少殘余內應力的存在間。
                 目前壓鑄模一般采用真空淬火,表面沒有氧化物,模具變形小,更好保證模具質量,其流程為鍛造→球化退火→粗加工→穩定化處理→精加工→最終熱處理(淬火、回火)→鉗修→拋光→滲氮(或碳氮共滲)→精磨或精研→裝配。對H13鋼采用高溫淬火、雙重淬火、控制冷卻速度淬火、深冷處理等,從而改善模具性能,提高模具壽命。
                壓鑄模表面強化處理
                對模具進行表面處理是延長模具壽命的最有效、最經濟的方法。通過調整一般熱處理工藝改善鋼的強度和韌性。采用不同的表面強化處理工藝,以適宜的心部性能相配合,可賦予模具表面以高硬度、耐磨耐蝕、抗咬合和低摩擦系數等許多優良性能,使模具壽命提高幾倍甚至幾十倍。模具表面強化主要有3類:1、不改變表面化學成分,有激光相變硬化等;2、改變表面化學成分,滲氣等;3、表面形成覆蓋層,氣相沉積技術處理等。
                一、不改變表面化學成分強化
                 激光強化處理:激光作為熱源對材料表面進行強化,有相變硬化、表面溶化、表面涂覆等。其特征是供給材料表面功率密度至少103W/cm2。利用高功率、高密度微光東對金屬進行表面處理的方法稱為激光面熱處理。其分為激光相變硬化激光表面合金化等表面改性,產生其他表面加熱淬火強化達不到的表面成分、組織及性能的改變。
                激光熔覆技術模具表面覆蓋一層薄的具有一定性能的熔覆材料,以改善表面性能。H13 鋼常規處理,后硬度44HRC,經激光淬火。表面硬度可達772HV(相當于62HRC),淬硬層深度0.63mm。由于得到以超細化高密度位錯性馬氏體為主的組織,以及激光加熱后自回火過程中析出彌散碳化物,使得淬層硬度、抗回火穩定性、耐磨性及抗蝕性均顯著提高。激光熔覆技術以其加工精度高.熱變形小,后加工量小等特點具有很大的潛在應用價值。
                電火花表面強化:電火花表面強化是利用電極與工件間在氣體中產生的火花放電作用,把作為電極的導電材料熔滲進工件表層,形成合金化表面強化層,常用的電極材料有TiC、WC、ZrC和硬質合金等,因電極材料的沉積發生有規律的、較小的長大,改善工件的表面物理及化學性能。如硬質合金做電極強化工件,表面硬度可達1100~1400HV ,強化層與基體結合牢固。
                二、改變表面化學成分強化
                1、滲碳
                滲碳是把鋼置于滲碳介質中,加熱到單相奧氏體區,保溫一定時間,使碳原子滲人鋼表面的表面化學熱處理工藝。滲碳在Ac3以上(850-950 ℃)進行。其目的使模具的表面在熱處理后碳濃度提高,從而使表層的硬度、耐磨性,接觸疲勞強度較心部有較大的提高,而心部保持一定強度和較高的韌性。有固體滲碳和液體滲碳。
                2、滲氮
                滲氮在一定溫度下使活性氮原子滲人工件表面的化學熱處理。其目的是提高工件表面硬度、耐磨性、疲勞極限、熱硬性及抗咬合性等。一般壓鑄模經淬火、回火(45~47HRC)后,必須進行滲氮,氮化層深度為0.15~0.2mm。有氣體滲氮,離子滲氮。H13鋼作擠壓鋁型材的空心模,經1080℃油淬+560℃x2h兩次回火,硬度48HRC。經過520℃x4h的離子滲氮,模具擠壓的型材從1000kg提高4500kg,壽命提高了3倍。
                3、N-C共滲(軟氮化)
                 軟氮化實質是在較低溫下進行的以滲氮為主的碳氮共滲。經軟氮化處理后,可顯著提高表面的疲勞強度及耐磨性、抗咬合、抗擦傷和腐蝕等性能。H13鋼由于滲氮化合物中,相對韌性較低,膨脹系數較大,對熱疲勞性能產生不利影響。在軟氮化時,由于C在e相中溶解度高(550℃時達38%)。軟氮化溫度在565℃以下附近較好。即能保證滲速,又能使e+y’所需的N濃度較高,可在表層形成e之前有更多的N滲人基體,這樣在第二階段N原子擴散時,有利于形成合理的擴散層。軟氮化時間以2~4h為宜,超過6h,滲N層不再增加,硬度在2~3h達到最大值。
        實踐證明比較合理的氣體軟氮化工藝如圖1所示。
                4、表面滲鋁。
                滲鋁指鋁在金屬或合金表面擴散滲人的過程。
                滲鋁目的是提高材料的熱穩定性、耐磨性和耐蝕性。對模具表面進行先滲鋁后氧化的方法,使表面生成Fe-Al-O的混合物,以減少粘模的發生,從而延長模具的壽命。常用滲鋁有3種:固體粉末滲鋁、熱浸鍍鋁表面噴鍍鋁再擴散退火。
                5、模具滲餡。
                滲鉻可提高型腔表明硬度(1300HV以上)、耐磨性、耐蝕性、疲勞強度和抗高溫氧化性。對承受強烈磨損的模具,可顯著提高使用壽命。滲鉻層厚度一般較小,不影響模具型腔的尺寸。如對壓鑄件的一般形狀及尺寸來說,鋁合金壓鑄模3Cr2W8V,經滲鉻后的使用壽命可提高10倍左右。
                三、表面形成覆蓋層強化
                氣相沉積技術:氣相沉積技術是利用氣相中發生的物理、化學過程,改變工件表面成分,在表面形成具有特殊性能(超硬耐磨或特殊的光學、電學性能)的金屬或化合物涂層的新技術?;瘜W氣相沉積(CVD)的沉積物由引人高溫沉積區的氣體離解所產生。CVD處理的模具形狀不受限制,可在含碳量大于0.8%的工具鋼、滲碳鋼、高速鋼,鑄鐵以及硬質合金等表面上進行。在模具上涂覆TiC、TiN覆層的工藝,其覆層硬度高達3000HV,使模具耐磨性和抗摩擦性能提高。CVD處理后還需要進行淬火回火。采用TiC、TiN的復合涂層,使模具壽命成倍提高。
                物理氣相沉積(PVD)鍍鈦加工采用納米涂層的新技術,在模具表面沉積多層多元素金屬薄膜(膜層厚度為1~7μm),這層膜具有耐磨損、抗腐蝕,高硬度的功能,由于這層膜不與鋁、鋅等金屬溶液親和或發生反應,能極大地改善壓鑄件的離模性能而不發生粘?,F象。在改善液體金屬粘模和熱龜裂方面取得最佳效果,有效解決壓鑄模具碰到的問題,以獲得最優的綜合使用性能,解決了傳統工藝所無法解決的問題。
                四、優化模具設計及壓鑄工藝
                減少模具上尖角、拐角的地方,合理使用材料,規范加工和熱處理工藝。模具的氮化處理要控制模具的表面硬度HV≥600,氮化層深度達到0.12 ~ 0.2mm。正確的預熱模具,優化模具以改進內部冷卻,使模具獲得均勻熱平衡效果,使模具維護穩定較低的溫度,合理噴涂涂層,涂層對延緩熱疲勞裂紋有重要意義,提高模具壽命和效益。

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