板牙熱處理工藝的設計低合金刃具鋼畢業(yè)論文

1、低合金刀具鋼的模具熱處理工藝設計前言在當今社會生產中，金屬材料的應用非常廣泛，尤其是鋼鐵材料，它離不開工業(yè)、農業(yè)、交通、建筑和國防。隨著現代化工、農業(yè)和科學技術的發(fā)展，人們對金屬材料的性能要求越來越高。為滿足這一要求，一般可采用兩種方法:開發(fā)新材料和對金屬材料進行熱處理。熱處理是一門綜合技術，熱處理技術是發(fā)展這門綜合技術的原理和規(guī)律的學科。熱處理設計是整個加工過程中的一個重要環(huán)節(jié)，與工件設計和其他加工過程密切相關。如何實現工件設計中提出的幾何形狀和加工精度，滿足設計中要求的各項性能指標，熱處理工藝是否合理起著至關重要的作用。隨著工業(yè)的快速發(fā)展，對機械零件、工具、模具的要求越來越高。熱處理不僅對

2、鍛件加工順序和保證加工效果有重要作用，而且對改善或消除加工后的缺陷和延長工件的使用壽命也有重要作用。為了獲得理想的組織和性能，保證零件在生產過程中的質量穩(wěn)定性和使用壽命，必須從零件的特點、要求和技術條件入手，認真分析產品在使用過程中的受力狀態(tài)和可能的失效形式，選擇合適的材料，然后根據生產規(guī)模、現場條件和熱處理設備提出幾種可行的熱處理方案，最后根據其經濟性、質量穩(wěn)定性、便于管理、降低成本等因素確定一個最優(yōu)方案。目錄1、模具的分類、用途、注意事項和維護1.1什么是模具1.2模具的分類1.3如何使用模具1.4備注1.5.維護保養(yǎng)第二章模具的使用條件和可能的失效形式112.1疲勞斷裂分析2.2磨損失效

3、分析2.3變形失效分析第3章CrWMn的化學成分3.1 Cr wmn鋼的化學成分3.2模具熱處理加工路線3.3機械性能3.4物理特性3.5模具熱處理工藝規(guī)范3.5.1熱加工3.5.2預熱處理3.5.3球化退火3.5.4淬火3.5.5低溫回火工藝3.5.6每次熱處理后的金相組織圖3.5.7淬火后模具的體驗項目、內容和要求3.5.8模具熱處理常見缺陷及措施共結4個結5參考文獻第1章模具，其分類、用途、注意事項和維護。1.1什么是模具板牙相當于一個硬度很高的螺母，螺孔周圍有幾個切屑。 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/baike.baidu%20%20%20%20/albums/4

4、0986/40986.html l 0$b853d6fcc31976c7fd037f36 螺絲板牙孔，一般在螺孔兩端磨切削錐。根據模具的形狀和用途，模具分為圓形模具、方形模具、六角形模具和管狀模具(見模具類型圖)。其中圓模應用最為廣泛，規(guī)格為m0.25 M68mm。當被加工螺紋的中徑超過公差時，可以切削模具上的調整槽來調整螺紋的中徑。板牙可以裝在板牙扳手里用手加工螺紋，也可以裝在板牙架里用在機床上。模具加工螺紋的精度較低，但由于其結構簡單，使用方便，模具仍廣泛應用于單件小批量生產和修理。1.2模具的分類模具根據形狀和用途分為圓模具、方模具(方模具)、六角模具(六角模具)和管材。 HYPERLI

5、NK ./%20%20%20%20:/baike.baidu%20%20%20%20/albums/40986/40986.html l 0$507c38975e012a2354fb961a 螺絲板牙成型模和管模。其中以圓模應用最為廣泛，規(guī)格從M0.25M68mm到M68mm不等，圓模和六角模都有國家標準，但一般在五金市場只能買到圓模，很難買到六角模，更別說方模了。由于方模沒有國家標準(圖1)，所以廠家比較少，外觀也不一樣。然而，方死了。按模具的材料分類，有:工具鋼模具(用于鍍鋅管、無縫鋼管、圓鋼棒、銅材、鋁材等。).高速鋼模具(用于不銹鋼管、不銹鋼圓頭加工絲口)根據特殊的穿線機類型，還有以下

6、幾類:50A模/100A模/MCC模/REX模/Q74模/114R模/慶陽模按模具材料分有:工具鋼模具(用于鍍鋅管、無縫鋼管、圓鋼棒、銅材、鋁材等。)和高速鋼模具(用于不銹鋼管， HYPERLINK ./%20%20%20%20:/baike.baidu%20%20%20%20/view/24779.htm t _blank 不銹鋼英國模具(BSPT)模具的角度是55度，美國模具(NPT)模具的角度是60度。1.3模具的使用圓片模具加工螺紋時，處于半切半擠的狀態(tài)。模具的直徑和中徑是切割部分。 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/baike.baidu%20%20%20%20/a

7、lbums/40986/40986.html l 0$8697397f75c0104629388a1b 螺絲板牙點，特別是模具直徑要承受較大的切削力，所以必須有一定的強度和切削能力?？紤]到模具切下的螺釘與螺孔之間應有一定的間隙，并考慮到磨損量，在設計模具時，直徑和中徑應小于螺紋直徑和中徑的公稱尺寸。JmM0.8螺紋直徑d = 0.584mm，板牙直徑d。、= 0.55mm，M0.8的螺紋中徑= 0.67mm，模具的中徑在D板中應為m.x= 0.67，一般確定為0.66-0.67mm，實際生產中模具很少因中徑磨損而報廢，所以設計時可以考慮中徑磨損量較小。但是，如果中徑過小，螺紋的推力就會增大，所

8、以板牙的中徑不能設計得過小。螺紋外徑是切削時金屬在模具的擠壓下發(fā)生塑性變形而得到的。為了防止金屬堵塞造成工件斷裂，模具外徑不要參加工作，與要切割的工件之間要有間隙。如果切削M0.8螺紋，模具最小外徑應為0.8毫米，一般外徑應增加0-020.03毫米.1.4注意事項首先，在螺栓毛坯的端部加工45度倒角，以防止其在模具的導向邊上產生。螺絲板牙出現突然加載現象。同時，確保圓形模具或六角模具垂直切入螺栓毛坯。最小化螺栓毛坯的直徑，即保證與螺栓大直徑相關的公差接近下限，從而最小化攻絲時產生的切削力。使用帶有斜邊的模具，這樣可以確保切屑被導出切割區(qū)域。使用正確的冷卻液，并將足夠的冷卻液對準切割區(qū)域。調整開

9、模時不要開模，這樣會劃傷工件，而不是攻絲時切割工件。均勻轉動調節(jié)螺釘，打開的模具可閉合約0.15毫米.如果壓力只作用在模具的一側，模具可能會損壞。1.5、維護1)搬運注意事項:將模頭鎖定在穿線位置，使模具充分伸出，并將倒角刀鎖定在倒角位置，才能可靠搬運。2)放置:放置機器時，必須調整四條腿的長度，即后卡盤要高于前卡盤。(這樣的好處是攻絲機工作時切削油不會滲入管壁)。CrWMn是制造模具最常用的高碳合金工具鋼。第二章模具的使用條件和可能的失效形式2.1疲勞斷裂分析疲勞斷裂是機械零件在循環(huán)應力下的疲勞斷裂。當所有機械零件在工作過程中發(fā)生50%90%的有效疲勞斷裂和斷裂失效時，疲勞斷裂一般會突然發(fā)生

10、，造成極大的危害。疲勞斷裂發(fā)生在零件的局部應力區(qū)，部分晶粒在變力作用下形成微裂紋。隨著循環(huán)次數的增加，裂紋不斷擴展，最終導致疲勞斷裂。根據疲勞斷裂的特點，可以采用各種強化方法來提高零件的抗疲勞能力。2.2磨損失效分析磨損是相互接觸的零件之間存在滑動時，由于摩擦損傷，接觸面的形狀會發(fā)生變化的現象。這是一種可見的、漸進的損害形式。主要有磨粒磨損和粘著磨損。磨料磨損是相對運動的物體接觸時，軸的接觸面上不平整的滑動面和突出的硬點刨出溝槽或刮痕造成的損壞。常見的磨粒磨損包括:強度和硬度較高的磨粒，類似于切削和磨削，進入兩個接觸面之間的溝槽。粘著磨損(Adhesive wear)是指兩個相對運動的物體之間

11、的高接觸應力引起的塑性變形，導致物體接觸，溫度升高，出現粘著和焊接的現象。當它們分開時，粘合部分會撕裂，從而撕下小塊材料并造成表面損壞。要提高耐磨性，第一，材料要有高硬度，如果材料中有耐磨的硬顆粒更有優(yōu)勢。二是材料摩擦系數小，降低了成對材料之間的原子結合力。此外，改善潤滑條件，細化表面粗糙度，保持機械零件的清潔，都有利于減少摩擦磨損。2.3變形破壞分析變形破壞主要包括彈性和塑性變形破壞。彈性變形失效是零件彈性變形過大引起的失效。主要是指失去彈性的能力，屬于功能性衰竭。彈性變形的原因是零件剛度不夠，除了結構因素外，還取決于材料的彈性模量。因此，為防止彈性變形失效，應選擇彈性模量高的材料制作零件。

12、塑性變形失效是零件因塑性變形過大而失效，主要是應力過大。零件的塑性變形是由于實際工作應力超過了這種材料的屈服強度。在正常的設計和裝配條件下，應考慮具有高屈服強度的材料。CrWMn鋼具有高淬透性。由于鎢形成碳化物，這種鋼在淬火和低溫回火后，比鉻鋼和9SiCr鋼有更多的過剩碳化物，具有更高的硬度和耐磨性。此外，鎢還有助于保存細小晶粒，使鋼獲得更好的韌性。因此，用CrWMn鋼制造的刀具崩刃少，能很好地保持切削刃的形狀和尺寸。而鋼對碳化物網的形成比較敏感，這種網的存在會使刀具的刀刃剝落，從而縮短刀具的使用壽命。因此，含碳化物網的鋼必須根據其嚴重程度進行鍛造和正火。這種鋼用于制造工作時不會劇烈加熱刃口的

13、工具，以及淬火時要求不變形的量具和刀具，如制造刀、長絲錐、長鉸刀、專用銑刀、模具等類型的專用工具，以兼容切削軟質非金屬材料的工具。根據模具的使用條件和失效形式，選擇CrWMn作為模具熱處理的材料。第三章CrWMn的化學成分3.1 Cr wmn鋼的化學成分(GB/T 1229-2000)w/% HYPERLINK ./%20%20%20%20:/baike.baidu%20%20%20%20/albums/2429035/2429035.html l 0$0b907cd9f1ae590211df9b88 CrWMn合金工具鋼丙:0.90-1.05Si: 0.40錳:0.80-1.10S: 0.0

14、3P: 0.03Cr: 0.90-1.20鎳:允許殘留含量0.25銅:允許殘留含量0.30女:1.20 1.603.2模具的熱處理加工路線熱處理后要求變形小，尺寸穩(wěn)定，表面硬度5458HRC。采用CrWMn鋼制造，工藝為:熱軋鋼材下料預熱處理球化退火粗加工淬火低溫回火精加工精磨。3.3機械性能硬度:退火，255 207 HB，壓痕直徑3.8 4.2mm；淬火，62HRC熱處理和金相組織:熱處理:淬火，800 830油冷。交貨狀態(tài):鋼材在退火狀態(tài)下交貨。3.4物理屬性CrWMn鋼的臨界溫度見表2-13-2，其飽和磁感應強度Bs為1.82 1.86t；電阻約為0.2410-6m.表2-13-2 C

15、r wmn鋼的臨界溫度臨界點訪問控制列表（=AssociationforComputingMachinery）美國計算機學會美國陸軍研究實驗室溫度(近似值)/7509407103.5模具熱處理工藝規(guī)范熱加工CrWMn鋼的熱加工工藝見表2-13-3。表2-13-3 Cr wmn鋼的熱處理工藝項目加熱溫度/起始溫度/末端溫度/涼爽的鋼錠鋼坯11501200110011501100115010501100880800850800先空冷再緩冷。先空冷再緩冷。為了減少或減輕炭網的形成，鍛軋后應盡可能冷卻到650700，然后緩慢冷卻(坑冷、沙冷或爐冷)。3.5.2預先熱處理CrWMn鋼的相關熱處理前曲線如

16、圖2-13-1圖2-13-5所示，退火前后的相組成、硬度和顯微組織見表2-13-4。需要注意的是:(1)退火加熱保溫時間為所有爐料加熱到退火溫度后12h，然后冷卻；等溫保溫3-4小時；(2)高溫回火用于消除冷變形和加工硬化(如再結晶退火)；熱處理前消除切割應力。熱處理后硬度過低的零件在二次淬火前也進行高溫回火，所有爐料加熱到溫度后保溫時間為2 3h(3)正火用于細化過熱鋼的晶粒，消除碳化物網；(4)當鋼的退火硬度HB低于183時，采用調質處理以提高切削表面光潔度。 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/baike.baidu%20%20%20%20/albums/2429035/

17、2429035.html l 0$f677b1c32d8d9a78b219a84f 圖2-13-1鍛造后的退火 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/baike.baidu%20%20%20%20/albums/2429035/2429035.html l 0$35da1d3bea7759c714cecb55 圖2-13-2鍛造后等溫退火球化退火鍛后球化退火的目的主要是降低硬度，提高切削性能，為最終熱處理做準備。以球狀珠光體為原始組織的工具鋼，淬火回火后的力學性能高于以片狀珠光體為原始組織的工具鋼，強度和硬度相同，對淬火溫度的敏感性相對較小。需要注意的是，球化退火前的顯微組織應為

18、片狀珠光體，不允許有嚴重的網狀碳化物；否則應在球化退火前安排正火處理。根據國家相關評級，球化退火組織應為2-5級合格。淬火淬火過程等溫淬火可以最大限度地減少工具的變形，因此對模具等變形要求高的工件宜采用等溫淬火工藝。一是600650預熱，減少高溫停留時間，從而減少模具脫c現象，在確定淬火溫度時，除了控制未溶解碳化物的量外，還應考慮原料球化等級、刀具尺寸等因素。因為大尺寸工件容易出現球化不良、碳化物不均勻等問題，所以大尺寸模具采用較低的淬火加熱溫度，圓模 M10圓模，使用850-860。CrWMn鋼的推薦淬火厚度計劃淬火溫度/涼爽的硬度(HRC)媒介溫度/繼續(xù)冷卻至20820840油2040至油

19、溫空氣冷卻6365820840油90140至150-200空氣冷卻6365830850熔融硝酸鹽或堿1501603 5分鐘空氣冷卻6264注:1。方案二和方案三用于形狀復雜、變形要求小的工件；2.直徑和厚度大于50毫米的工件，淬火溫度可提高到850 870。等溫淬火后的金相組織為馬氏體+下貝氏體+殘余奧氏體+碳化物。低溫回火工藝由于Si和Cr元素的作用，提高了鋼的回火穩(wěn)定性，故可在190-200回火。在此溫度回火后，硬度下降很小，回火后硬度仍為60-63HRC?；鼗鸷蟮慕鹣嘟M織為:回火馬氏體+下貝氏體殘余奧氏體+碳化物。大部分淬火應力已經消除。3.5.6每次熱處理后的金相組織圖CrWMn鋼的退

20、火組織CrWMn鋼的淬火組織CrWMn鋼的淬火組織:加熱:840冷卻:冷油CrWMn鋼的回火組織CrWMn鋼的球化退火下圖為CrWMn鋼熱處理后的缺陷。3.5.7模具淬火后的經驗項目、內容和要求檢驗項目檢驗公差要求原材料質量用樣品檢查化學成分、宏觀組織、晶粒度、淬透性和帶狀組織。坯料的機械性能用樣品檢查布氏硬度，根據圖紙檢查b、0.2、和Ak?？瞻踪|量檢查表面氧化、裂紋和擦傷。淬火深度根據圖紙要求，用樣品檢查距表面HV500深度處的有效深度。當用顯微鏡檢查淬火深度時，碳鋼是過共析+共析+1/2的過渡區(qū)；合金鋼的過共析+共析層應占總深度的50%70%。表面硬度心臟硬度組織根據圖紙要求，為5458

21、HRC。根據圖紙要求，為3440 HRC。核心組織為板條馬氏體+少量鐵素體。表面裂紋無裂紋，100%磁粉檢驗，批量零件”可抽取5件。3.5.8模具熱處理常見缺陷及措施缺陷名稱發(fā)生原因預防措施坯料硬度高。正火溫度低或保溫時間不足會導致顯微組織中殘留少量高硬度(HV250)奧氏體，正火溫度會超過鋼晶粒顯著長大的溫度。應重新制定標準化流程；檢查溫控儀表，校準溫度，控制正火冷卻溫度。坯料硬度低正?；鋮s太慢。再正?；瘞罘蛛x鋼中合金元素和雜質的偏析在一般正火中難以消除。更換材料4總結課程設計是大學的一門重要課程。通過課程設計，獲得理論聯系實際的實踐經驗。在課程設計中，我們所學的課程知識得到了綜合應用。

22、本課程設計的任務是設計模具熱處理工藝，低合金刀具鋼。通過這個課程設計，我們思考問題和解決問題的能力得到了加強。課程設計也是課本知識的鞏固和強化。因為課本上的知識太多，平時課間的學習中不能很好的理解和運用各部分的功能，考查能力有限。因此，在這個課程設計過程中，我們學到了很多關于熱處理的知識，獲得了更多關于熱處理工藝的知識。課程設計，過程可謂一波三折。這期間我們也有失落，也曾經熱情過。從一開始充滿興奮到最后汗水背后復雜的心情，每一點都讓我回味悠長。通過這個課程設計，我知道生活就是這樣。汗水預示著結果，也見證著收獲。勞動是人類生存和生活的永恒話題。設計真的很難，但是苦中有樂。而且，設計也是一個團隊的

23、任務。一起工作可以讓我們有說有笑，互相幫助，默契配合。這里灑了多少快樂？大學的歲月趕不上這十幾天的合作。感覺和同學的距離更近了。我想說，我真的很累，但是當我們看到我們所做的事情，我們不禁感到興奮。我們不斷問自己。也許有人不喜歡這種工作，也許有人覺得設計工作有點無聊，但我覺得不管做什么，只要人的生命有意義就好。社會需要我們，我們也可以為社會效力。既然如此，又有什么必要失去呢？所以我們決定走自己的路，堅持走下去。同時，我認為我們的工作是一個團隊的工作。團隊需要個人，個人離不開團隊。我們必須發(fā)揚團結合作的精神。一個人的孤立可能導致整個工作的失敗。設計中只有一個人知道原理是遠遠不夠的。每個人都必須知道，否則一個人的失誤