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使用硬度计检测模具硬度的重要性

2012-11-05

在工业生产中,模具钢是模具工业的主体材料,模具的使用寿命和制成零件的精度、质量、外观性能,除与模具的设计技术、制造精度,以及机床精度和制造操作有关外,正确地选用模具材料和正确地执行热处理工艺也是至关重要的。模具的热处理质量和使用性能通常都以硬度作为判断的依据   硬度是模具材料和成品模具的重要性能指标。模具在工作时的受力状态是复杂的,如热作模具通常是在交变的温度场下承受交变应力作用,因此它应具有良好的阻止模具转变成较软或塑性状态的能力,并且在长期工作环境下仍保持模具的形状和尺寸精度不变。一般成品模具的硬度,冷作模具常选择在59-60HRC,热作模具常选择在48HRC左右。

模具钢的硬度测试主要针对三种情况,即模具钢材料的硬度检测,经过热处理的半成品模具的检测硬度,要求高耐磨性的模具表面热处理后的表面硬度检测。   模具钢材料主要是经过锻造的钢板、钢块或钢棒,一般以退火状态供货。某些塑料模具钢还以预硬状态(调质处理)供货,用户可直接加工成模具而不必进行后续热处理。模具钢按钢种分类可分为碳素工具钢、合金工具钢和高速工具钢,中国标准对于各种模具钢都规定了出厂硬度要求,要求对钢材的退火硬度和试样淬火硬度进行检验。美泰里氏硬度计被广泛应用,它测试快速,方便,测试值可自动转换成布氏硬度值,因此得到一定程度的应用。   完成了机械加工的模具钢材料要进行淬火回火处理,再经过精磨和抛光就可成为成品模具。淬火回火处理后的模具硬度检测更为重要,因为这时的材料硬度是一个非常重要的质量指标,它在很大程度上决定了成品模具的使用寿命。淬火回火的模具料要求使用洛氏硬度计,测试HRC洛氏硬度值。模具成品需要具有zui佳的综合力学性能,既要有足够的硬度,同时还要有一定的韧性,而硬度和韧性是一对矛盾,为了在具有合理韧性的条件下,便模具具有较高的硬度,zui佳的硬度值就会被限制在一个比较窄的范围内,通常只有2-4个HRC单位。

成品、半成品模具的硬度测试是一个难于解决的问题。一直没有一个较为理想的解决方案。只有少数体积和重量较小的模具可以搬到台式洛氏硬度计上测试。里氏硬度计为成品、半成品模具的硬度测试提供了一个解决方案,可以先测试模具的里氏硬度,然后再换算成HRC洛氏硬度。里氏硬度计测量是目前模具行业应用zui为普遍的硬度测试方法,而且美泰里氏硬度计应用zui广泛的领域就是模具行业。如前面所述,成品、半成品模具合理的硬度范围是比较窄的,里氏硬度计不能满足这样的精度要求。但是这就是目前模具行业的现状,没有更好的解决办法。   对于进行了表面的渗碳、渗氮或激光淬火处理,表面硬化处理的模具需要测试模具的表面硬度。渗碳层通常较厚,当渗碳层厚度大于0.8mm时,可直接用洛氏硬度计,测试HRC硬度。当渗碳层厚度在0.6-0.8mm时,可以采用洛氏硬度计的A标尺。A标尺的试验力较小,只有60kg(C标尺试验力是150kg),可以在模具表面压一个较浅的压痕,不至于将硬化层压透,硬度测试更准确。测得的HRA硬度值可方便地通过查表换算成HRC硬度值。对于较薄的渗碳层或渗氮层,只要厚度大于0.1mm,都可以采用表面洛氏硬度计。表面洛氏硬度计的试验力只有15kg、30kg或45kg。表面洛氏硬度压痕更小,例如,模具硬度为60HRC时,表面洛氏硬度值为90.6HR15N,压痕深度等于(100-90.6)X0.001mm=0.009mm,这样的压痕肉眼几乎难于分辨。因此表面洛氏硬度计还可以测试成品模具,测得的硬度值也可以换算成HRC硬度值。

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