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1、TD工艺处理浅议模具TD过程中的变形量新闻中心 公司新闻 浅议模具TD过程中的变形量 成都金品科技发展有限公司 许斌关键词：TD和热处理都会变形，当然也可以通过技术和沟通来尽量减少变形，让其无限接近或满足模具的使用要求。但科学技术发展到今天，仍不能有效做到把模具变形精确地控制到丝米（0.01mm）级。众所周知，TD其实就是一个完整的金属热处理过程。所谓金属热处理就是在把金属加热到一定的温度、保温一定的时间，以不同的冷却速度来使金属材料达到某种使用潜能。金属热处理包含了几个基本因素：温度、时间、冷却介质、冷却速度。TD最直意的理解就是对金属基体渗入耐磨金属原子，即渗金属（相对于渗碳、渗硼、渗氮只
2、是渗非金属）。其原理是利用碳在高温下扩散。在一定的处理温度下，将有一定碳含量的金属工件置入有钒、铌、钛、铬等金属原子的硼砂熔盐中，让硼砂熔盐中的金属原子与工件中的碳原子产生化学反应，从而扩散在工件表面形成一层碳化层。这个过程就叫TD，所形成的碳化层就叫TD层。TD渗金属的最佳的渗入温度在920950。如果材料是Cr12MoV、SKD-11，其实这个温度已经相当于给它们的基体已经退火。这时模具实际上是处于鸡蛋壳的状态外壳很硬（TD层的硬度达到3000HV以上），芯部很软（金属工件的基体硬度在3552HRC）。在生产过程中，为了得到较高的基体硬度来支撑表面TD层的刚性，就必须将工件随炉升温到101
3、01030重新淬火、回火，使金属工件的基体硬度达到5862HRC之间。所以说，TD其实就是一个完整的热处理过程。这里我们一定要清楚地认识到不存在模具做完TD后，还要去单独进行一次淬火、回火处理。要么就是TD厂家想多收取一次淬火的费用，要么就是TD厂家确实在工艺上还没有开窍。金属无论是升温，还是降温，都会产生相变，其宏观、微观组织也都会随着发生改变。其变形也就在所难免，一切都在情理当中。这是金属材料学学科所不能，永远也无法规避的现象。当然，追求最小的变形，这是每个厂家、每一种热处理方式、每一种表面强化方式苦心孤诣的终极目标。我们只要在理论上明白了，就会知道：金属在热处理工程中不变形是不可能的。从
4、金属材料学的学科特点并结合我们多年的TD生产实践证明，影响TD处理的主要因素有：(一)模具的设计模具的形状、壁厚、长径比。这是决定模具变形大小的基因。通常情况下，形状越简单、长径比越小，其变形量也就越小。(二)材料：1、化学成分1） 关键元素Cr、Mo、V的含量。从热处理工艺学上看，金属Cr的含量决定了金属材料的淬透度，淬透度越高，金属基体变形越小，淬透度越低，变形也就越大。Mo、V的含量决定了可选择的冷却介质的种类，不同的冷却介质决定其不同的冷却速度，冷却速度越慢，其变形越小。如果模具材料的化学成分达不到国家或行业/企业标准，其变形量就会偏大。2） 金属材料的C含量偏析。越均匀，偏析越小，变
5、形越小。2、材料的交货状态：棒材、板材、锻件三种状态的交货时的热处理方式不同、材质的纤维方向不同，其热处理过程中的变形也各有不同。(三)TD前的热处理方式组织应力和热应力的消除情况是决定TD过程中模具变形的又一大诱因。残余应力越多，变形越大。我们推荐使用高淬高回的工艺，可适当降低模具在TD处理过程中的变形。Cr12MoV、SKD-11材料使用10801020淬火，气淬或空冷，用510520回火。根据模具大小每次回24小时，回三次。(四)TD过程1） 装夹：根据模具的形状、几何尺寸、长径比、壁厚等因素选择正确的装夹方式是控制模具变形的第一步。2） 预热温度：合理的预热温度既能保证模具的变形也能充
6、分保证模具在TD处理过程中不开裂。本公司去年处理的大小一万三千多模具没有发生一例因为TD原因所致的模具开裂。因此在我们看来TD过程导致模具开裂实在不该，而应该是趋近于零的小概率事件。3） 出、入炉姿态：出、入炉的姿态控制可以减少模具在坩埚中与盐浴的阻力，阻力越小，变形越小。4） 炉中搅拌：TD的中途搅拌频次和方法也对模具的变形也有一定的影响。5） 冷却方式和速度：这点也是比较关键的。冷却速度越慢其变形也就越小，冷却速度与冷却介质的选择和模具的变形量有着明显的因果关系。 由于涉及到公司的核心技术机密，或者用户只关心结果，不关心过程。因此，其具体工艺控制过程不予、也不肖赘述。既然我们已知模具由于在
7、高温环境中其变形在所难免。同时，我们也可以通过一些技术和沟通来力争使模具在TD过程中变形最小。主要的方法有：(一)模具的设计：从形状、尺寸、长径比、壁厚和镶块模具的分段尽可能兼顾到模具在TD过程中的变形。(二)材料：国产的Cr12MoV材料要符合GB/T 1299-2000标准。其他进口材料要符合其行业或企业标准。如果是锻件，要求等温球化退火，并出具二级探伤报告。(三)热处理：选择高淬高回，冷却介质最好选择气淬或空冷；(四)通过工艺试验预留尺寸：少数公差要求严格的模具可以对同一炉次的模具材料进行TD 处理的工艺试验的方法，总结和试验出模具变形的规律和变形量，再根据其变形量来在上一道加工工艺中通
8、过预留尺寸的方法来补偿模具的变形，让其能无限接近或满足其使用要求。尽管人们一直都在探索，尽可能地把模具的变形控制到一个精确值。事实上，TD处理过程中，由于模具变形的诱因很多，有的工序是TD厂家完全没有参与，实际上不受控的工序。TD厂家只能充其量保证模具在TD生产中过程受控。也鉴于此，模具在TD过程中的变形量事实上很难精准到丝米（0.01mm）级。我们通过多年的实验和生产实践证明，针对每一种金属材料并没有一个通用的、精确的计算公式，也未能建立起数学模型来指导我们的生产和实践，这既是金属材料学学科的特点，也是人类社会劳动的细分所致。我们在短期内，甚至在相当长的一段时期内都不敢给用户一个明确的承诺，保证模具在TD过程中变形控制的一个精确值，至少不能承诺到（0.01mm）丝米级。十年以来，我们对国产的Cr12MoV（宝钢集团特钢公司、冶钢股份、抚顺特钢、攀钢集团长城特钢产品）摸索出的平均的变形量约为0.05，如果只针对于同一炉次的材料我们通过工艺试验，可以把模具的变形控制到更低。在科学的道路上从来不会一帆风顺，但人们也从未放弃努力。努力一定就会有结果。
