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1、TD在汽车行业应用资料汇编 成都金品科技发展有限公司 汽车结构件模具采用TD工艺时应注意的事项 成都金品科技发展有限公司 许斌一、设计和材料选用并非所有的汽车结构件模具都需要TD处理，只有产量大、产品质量要求高、易磨损的汽车结构件、地板件在拉伸、成形、整形、翻边、翻孔等工序的模具才最需要TD。我们认为汽车结构件模具在采用TD处理时需要注意的主要事项有：1. 设计：1) 模具设计要尽量避免细长、薄壁、L型、截面急剧变化等结构，镶块模具避免在形状突出部分进行分段；2) 镶块模具的尺寸应380mm，厚度60mm；3) 单件模具长度应700mm，宽度500mm，外径500mm；4) 型腔内部R角0.5
2、mm；5) 孔距或空边距需5mm；6) 壁厚外径的20%；7) 单件模具重量240kg。2. 基体材料的选用：最好选择Cr12MoV、XW-42、SKD11、KD11S、DC53、D2 、D6、 A2等。国产的Cr12MoV材质的化学成分要符合GB/T 1299-2000标准，进口材料要符合其国家、行业或企业标准。我们通过八年的材料选用跟踪，我们认为如果不采用TD技术，进口材料的使用效果明显优于国产材料。如果采用TD处理，相同含碳量的国产材料的使用效果但从耐磨性能与进口材料差别不大，但从变形量及其热处理性能要优于国产材料；3. 初始热处理工艺：绝大多数下推荐采用相对消除热应力和组织应力工艺较好
3、的高淬高回的热处理工艺；4. 制造过程的控制；5. 特殊情况下的焊补；6. 装配、调整和使用，人、机、料、法、环的匹配。二、正确认识TD后工件的变形量 从理论上讲，并没有不变形的热处理，TD也一样，这也是TD今后攻关的主要课题。只不过TD在如此高温度下相对其他热处理其变形量应该算最小的。尽管TD处理也会有变形，但是可以通过工艺试验，最有效的方法是用预留尺寸法来弥补。事实上TD处理的变形量针对每一种金属材料并没有一个通用的、精确的计算公式。目前针对国产的金属材料我们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的方法可以精确地控制在能够满足用户使用的范围之内。我们认
4、为，只要通过事先的沟通和工艺试验，模具经过TD处理后可以不影响装配和使用。影响模具TD过程中影响工件变形的因素很多，主要有：1. 设计：2. 材料：化学成分（国产）、轧制质量、纤维方向（棒材、板材、锻件）等；3. 热处理：TD前的热处理工艺和质量，特别是组织应力和热应力的消除情况；4. TD：工件的装夹及TD工艺控制。三、工件在TD前的焊补即便是发达的工业国家，模具的焊补也在所难免，也完全可行。我们通过前期的技术沟通，焊补的模具也不会明显影响其使用性能。模具焊补后容易出现的缺陷主要表现在：1. 焊点开裂。模具焊接开裂的主要原因有：1） 焊接工件与焊材的材质不一致，使工件在焊接和热处理工程中材料
5、的热膨胀系数不一致，导致工件产生微裂纹；2） 焊接设备的选用和焊接作业者的工艺水平；3） 工件及焊材在焊接前没有预热；4） 焊接后没有对工件进行保温，保温其实就是一个退火过程，通过退火可以消除应力，降低或完全规避工件在焊后开裂的风险。2. 模具变形超差；3. 焊接部分不能做上TD覆层，整个工件的TD层不均匀。我们建议对模具的焊补采取下列方法后，可以减少或规避缺陷模具焊补的缺陷：1. 焊接设备选用：依序选择直流焊、交流焊、氩弧焊； 2. 焊接材料选用：Cr12MoVSDK11KD11SDC53D2A2模具材料请选择日本东海熔业TM-10B焊材、小池酸素公司的MH650、Trader公司的SKD1
6、1（这个牌号极有可能是针对中国市场特取名的，适合氩弧焊）焊材；3. 焊接工艺： 1) 对焊接部位打坡口，并确保其洁净；2) 预热A、 TD前需要焊接的：焊接工件用300 -400预热透保温2小时,直流焊、交流焊的焊条用300 保温2小时；B、 TD后需要焊接的：焊接工件用160-180预热透保温2小时,直流焊、交流焊的焊条用 300 保温2小时。如果现场不具备保温条件可用其他热源（氧气、乙炔等）代替；3) 对焊接量较大的工件实行堆焊，堆焊时要确保焊渣清除干净，同时还需用角磨机 反复打毛焊接面后再焊。一个焊接面尽量使用一支焊条，焊接过程中尽可能规避焊条接续；4) 对焊接好的工件用160180热透
7、保温2小时后随炉冷却。四、TD前仍然要对工件进行热处理的理由TD其实就是一个完整的热处理过程。不管TD前的工件的基体硬度有多高，在TD过程中都会有一个重新淬火的过程。尽管如此，我们仍然建议客户在TD前应该给工件淬火或调质，其理由是：1. 消除组织应力和热应力，可以降低TD处理过程中的变形量；2. 可以保证工件磨削加工的光洁度； 3. 有基体硬度可以支撑试模；4. 材料的锻造缺陷可及时发现； 5. 降低物流中工件撞伤的几率。五、工件在TD前可选择的热处理工艺（下列工艺可与TD工艺兼容）1. 真空淬火（重点推荐）；2. 中性盐浴炉（没有真空淬火条件时也可以选择）；3. 普通井式电炉；4. 普通厢式
8、电炉；5. 表面感应淬火；6. 表面激光淬火。六、模具采用TD处理的刚性条件的建议1. 工作温度低于500的以磨损失效的冲压、挤压、拉拔、滚压、旋压模具；2. 被加工材料板厚超过1.4mm；3. 被加工材料屈服强度超过400Mpa；4. 产品的拉伸高度超高50mm；5. 产品的外观要求严格；6. 单一产量大于10万件。SKD11、Cr12MoV模具材料做TD处理时其前期热处理工艺选择 成都金品科技发展有限公司 许斌由于车型单一产量的增加，高强度板的采用，汽车结构件模具采用TD处理是势在必行和迫在眉睫。汽车结构件模具采用TD处理时，其模具设计、材料的选用及锻造、TD前的热处理工艺应考虑下列因素：
9、一、 模具材料选用：选进口材料还是选国产材料模具如果不做TD，则优选进口材料。如XW-42、SKD11、KD11S、SLD（HITACHI）、DC53、D2、ASSAB88等。如选择TD处理，进口材料与国产材料在耐磨性能上的差异不大。因为决定TD质量优劣的最直接的因素是金属材料的碳含量。但进口材料的变形量和热处理性能要优于国产材料。如使用国产材料，优选Cr12MoV和Cr12Mo1V1。二、 国内Cr12MoV生产厂家选择推荐（排名不分先后）上五钢（宝钢集团） 大冶特钢（冶钢股份） 抚顺特钢 长城特钢（攀钢集团）三、 Cr12MoV的锻造工艺通常情况下，Cr12MoV锻造包括：加热均质、锻造变
10、形、锻后冷却、等温球化退火（一）、加热均质：锻坯随炉缓慢初始升温到500600预热保温1-2小时，800-900二级预热，保温1-2小时；再以80-100/h的升温速度，升温至1000-1100，保温2-3小时，保温期间将锻坯进行一次翻身；（二）、锻造变形：开锻温度1000-1100，终锻温度900-950，反复镦拔4-5次，当锻件温度低于900-950范围时，将其加热到1000-1100，保温2-3小时后再进行锻造；（三）、锻后冷却：以30/h的降温速度将锻件冷却到60-100；（四）、等温球化退火： 85087024h，炉冷至740-7604-6h，炉冷至500出炉空冷，硬度为220280
11、HBS。四、 Cr12MoV淬火出现开裂成因通常情况下分为淬火开裂和非淬火开裂。（一）、非淬火开裂形成因：锻造缺陷。锻造工艺不符合工艺要求，过程失控，锻造时就已出现显微裂纹。（二）、淬火开裂成因：1、材料错误；2、材料缺陷。主要表现在：1）化学成分不达标；2）原材料存在网状共晶碳化物或球化退火不良；3）原材料存在显微裂纹，淬火时裂纹扩大。3、热处理工艺错误。主要表现在： 1）淬火加热温度过高，保温时间过长，导致晶粒粗大，脆性大，过烧时晶界氧化或熔化； 2）冷却介质，冷却速度选择不当； 3）没有预热或预热温度过低，加热速度过快，由瞬间急剧温差导致开裂； 4）重复淬火前未进行中间退火； 5）淬火后
12、未及时回火。4、形状设计不当。如存在尖角、孔距、孔边距、长径比失当等缺陷。淬火开裂是不可补救的淬火缺陷，其预防的主要措施有：1、 正确选择材料； 2、选择正确的锻造工艺； 3、选择正确的热处理工艺； 4、设计合理。五、 Cr12MoV的热处理工艺选择，高淬高回，低淬低回有何本质区别？Cr12MoV最常用的有两种热处理工艺，分别是高淬高回，低淬低回。（一）、高淬高回：10801120淬火，500520回火。优点：残留奥氏体较少，应力小，线切割开裂风险小，抗回火性好，红硬性好，后续进行表面强化时可进行氮化、PVD等处理。缺点：晶粒粗大、变形大、力学性能降低、韧性差。（二）、低淬低回：1000104
13、0淬火，160200回火。优点：组织晶粒细，变形小，基体韧性好，力学性能好，成本相对较低。缺点：组织应力和热应力消除不好，金属红硬性降低，线切割有开裂风险（只要避免尖角或R0.5mm，开裂的风险也会减小），后续不能进行温度高于210的表面强化工艺如QPQ、PVD等（TD工艺除外），TD处理变形相对较大。六、 如果模具需要TD处理，其前期热处理是选择高淬高回还是低淬低回？高淬高回和低淬低回各有应用领域，孰优孰劣不能一概而论，要据其工况（模具的服役条件）确定。（一）、当下列现象出现时优选低淬低回：1、 模具工作温度200；2、 模具变形相对要求不严，精度要求相对不高；3、 模具的韧性要求高；4、
14、线切割的形状不复杂，无明显尖角或R0.5mm；5、 只考虑TD处理的表面强化方式，不选择QPQ、PVD处理。（二）、当下列现象出现时优选高淬高回：1、 模具工作温度200；2、 模具的变形要求、精度要求相对较高；3、 模具的韧性要求不高；4、 淬火后的线切割形状复杂，R0.5mm；5、 除TD工艺外，也有可能考虑QPQ、PVD的表面强化方式。 综上所述，汽车结构件模具拟采用TD处理时，要据其服役条件，选择适合的模具材料和热处理工艺，以确保产品质量稳定，产能保证、使用方便、综合成本低廉。高强度厚板、重载荷工况下重卡结构件模具的TD应用成都金品科技发展有限公司 许斌随着中国经济和汽车工业的发展,重卡已经在全球占领了一席之地，自2008年以来，中国的重卡在技术和产量均取得了根本的突破。一、重卡结构件模具特别是梁类模具存在的共同特点有：1. 被加工材料厚，通常6mm，梁类产品甚至普遍采用1+1的结构； 2. 屈服强度高，通常600MPa,且表面状态差；3. 热轧板表面存在明显的氧化皮，当模具工作时，被加工材料表面的氧化皮受力搓压，从金属材料基体中剥离，剥离掉的氧化皮堆积在模具表面，与被加工材料之间产生磨料磨损，加剧了模具的磨损；
