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模具工業中硬度檢測的重要性

點擊次數:更新時間:2018-05-07 10:05:48【打印】

  在工業生產中,模具鋼是模具工業的主體材料,模具的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。模具的熱處理質量和使用性能通常都以硬度作為判斷的依據   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。美泰里氏硬度計被廣泛應用,它測試快速,方便,測試值可自動轉換成布氏硬度值,因此得到一定程度的應用。   完成了機械加工的模具鋼材料要進行淬火回火處理,再經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,因為這時的材料硬度是一個非常重要的質量指標,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,測試HRC洛氏硬度值。模具成品需要具有最佳的綜合力學性能,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,最佳的硬度值就會被限制在一個比較窄的范圍內,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。只有少數體積和重量較小的模具可以搬到臺式洛氏硬度計上測試。里氏硬度計為成品、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。里氏硬度計測量是目前模具行業應用最為普遍的硬度測試方法,而且美泰里氏硬度計應用最廣泛的領域就是模具行業。如前面所述,成品、半成品模具合理的硬度范圍是比較窄的,里氏硬度計不能滿足這樣的精度要求。但是這就是目前模具行業的現狀,沒有更好的解決辦法。   對于進行了表面的滲碳、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0.6-0.8mm時,可以采用洛氏硬度計的A標尺。A標尺的試驗力較小,只有60kg(C標尺試驗力是150kg),可以在模具表面壓一個較淺的壓痕,不至于將硬化層壓透,硬度測試更準確。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。表面洛氏硬度計的試驗力只有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。
 
  硬度是模具鋼最重要的性能,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,因此,如何能在現場使用美泰便攜式硬度計快速、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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