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模具硬度及模具鋼硬度的檢測方法

發布日期:14:58:49瀏覽次數:597作者:萊州萊華試驗儀器廠

模具鋼是模具工業的主體材料,根據模具的服役條件、環境和狀態的不同,模具鋼應具備不同的特性。在工業生產中,模具使用壽命和制成零件的精度、質量、外觀性能,除與模具的設計技術、制造精度,以及機床精度和制造操作有關外,正確地選用模具材料和正確地執行熱處理工藝也是至關重要的,資料顯示,模具早期失效因材料選擇不當和材料內部缺陷引起的大約點10%左右,而由熱處理不當引起的約占49%。

硬度是模具材料和成品模具的重要性能指標。模具在工作時的受力狀態是復雜的,如熱作模具通常是在交變的溫度場下承受交變應力作用,因此它應具有良好的阻止模具轉變成較軟或塑性狀態的能力,并且在長期工作環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。零件成形時金屬和模具型腔表面發生相對運動,磨損了型腔表面,至使模具的尺寸形狀、精度和表面粗糙度發生變化而失效。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,經過熱處理的半成品模具的檢測硬度及要求高耐磨性的模具表面熱處理后的表面硬度的檢測。

供貨狀態的模具鋼主要是經過鍛造的鋼板、鋼塊或鋼棒,一般以退火狀態供貨。某些塑料模具鋼還以預硬狀態(調質處理)供貨,用戶可直接加工成模具而不必進行后續熱處理。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,中國標準對于各種模具鋼都規定了出廠硬度要求,要求對鋼材的退火硬度和試樣淬火硬度進行檢驗。

中國標準GB/T1298-1986《碳素工具鋼技術條件》規定,退火狀態供貨鋼材,對于T7-T13各種不同牌號,硬度值應分別小于187-217HBS,試樣淬火硬度大于62HRC。

中國標準GB/T1299-2000《合金工具鋼》規定,退火狀態供貨的鋼材,對于不同的牌號,硬度值應小于某個數值或在某個硬度區間內,例如:9SiCr硬度為197-241HBW,Cr12硬度為217-269HBW,Cr5Mo1V硬度≤255HBW。試樣淬火硬度根據不同的牌號,一般在53-64HRC之間。

中國標準GB/T9943-1988《高速工具鋼棒技術條件》規定,退火鋼材硬度應小于255-285HBS,淬火回火鋼材硬度應大于63-66HRC。

按照標準的要求,出廠狀態的模具鋼應使用布氏硬度計,測試HBS(鋼球壓頭)或HBW(硬度合金壓頭)硬度,并且只要材料具有足夠的尺寸,應盡量采用3000kg力和10mm球的試驗條件。然而模具鋼材料尺寸通常都比較大,無法直接在布氏硬度計上測試,常用的辦法是在鋼材上截取一塊樣品,經適當加工之后在布氏硬度計上測試。在少數要求不高的場合,也有人用簡易便攜式布氏硬度計或錘擊式布氏硬度計測試,但是,這些儀器誤差太大,技術指標中給出的誤差是±8%,實際應用中的誤差常常超過10%,只能給出一個粗略的結果。

近年來,里氏硬度計測試快速,方便,測試值可自動轉換成布氏硬度值,因此得到廣泛的應用。但是里氏硬度計采用的是動態硬度測試原理,其精度遠遠高于簡易便攜式布氏硬度計和錘擊式布氏硬度計。里氏硬度計為半成品模具的硬度測試提供了一個解決方案,可以通過測試模具的里氏硬度,然后換算成HRC洛氏硬度,是目前模具行業應用最為普遍的硬度測試方法,據了解,里氏硬度計應用最廣泛的領域就是模具行業。

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一些要求心部具有較高的韌性,表面不要具有效高硬度和耐磨性的模具,要進行表面的滲碳或滲氮處理,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。當滲碳層厚度大于0.8mm時,可直接用洛氏硬度計,測試HRC硬度。當滲碳層厚度在0.2mm以上時,C型傳感器的沖擊力相對較小,可用里氏硬度計配C型傳感器檢測其HRC硬度。

硬度是模具鋼最重要的性能。模具的熱處理質量和使用性能通常都是以硬度作為判斷的依據。為了照顧到韌性等其他性能,模具硬度的最佳范圍是一個比較窄的區間,通常只有2-4HRC單位。因此,如何能在現場使用便攜式儀器快速、精確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。它可以提升模具產品的質量,提升模具制造的技術水平,延長模具壽命。

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