火焰表面淬火技术在压力加工模具中的应用

王磊 胡金海

摘 要：随着经济建设的不断变化与发展，科学技术的大量涌现，新的理论基础知识以及新的科学技术被广泛的应用于各个行业之中，并推动着相关行业的发展建设。工业作为我国国民经济建设发展的重要基础行业之一，对经济建设的发展有着极其重要的影响作用。下面文章针对一种新技术在压力模具中的应用进行简要的分析与总结，并针对这种技术存在的一些问题进行了相应的解决，以便更好的推动这种技术的使用效果。

关键词：火焰淬火；压力加工；模具

1 火焰表面淬火技术的优缺点

火焰表面淬火技术是一种新的压力模具生产技术，起初被广泛应用于试验模具以及小型生产模具中，但是随着广泛发展使用，这种淬火技术还可以应用于大批量的模具生产中，不仅仅操作方法简单，更加可以提高整体的生产效率以及经济效益，且操作起来比较简单，快捷。下面针对其优点进行详细的分析：

（1）模具韧性高。火焰模具刃口淬火是一种常用的局部硬化淬火技术，由于模具自身内部有较强的韧性，所以在使用中就起到了一定的缓冲减少了压力，进而使刃口不会出现断裂的现象。（2）通常情况下，在进行压力加工的过程中，很有可能会因操作不当而引起螺栓孔出现断裂的现象，其维修难度较大，但是针对火焰淬火技术而言，却容易的很多，而且在维修的过程中是极其安全的。（3）热处理的情况下，采用火焰淬火技术不仅仅可以节约成本，而且还能缩短整体的加工时间，提高其工作效率。淬火技术利用氧气和乙炔技术进行热处理，对于设备的使用，材料的耗材，人工费等都相对较低，传统意义上的热处理技术要经过复杂的好几道工序才能完成，不仅仅周期长而且将耗费大量的人力、物力、财力，然而采用火焰淬火技术却能减少复杂的施工工艺，模具在机械加工完成后即可完成作业，不必再次回火进行加热，这就大大缩短了周期，减少了成本。（4）火焰淬火技术在热处理过程中，由于表面并没有形成氧化物和脱碳现象的出现，而且模具形状较小，淬火后通常不需要再次加工磨削，故而一定程度上降低了成本。（5）采用淬火技术一定程度上延长了模具使用的寿命。虽然从某种意义上说火焰表面淬火技术与一般的技术而言都会使模具表面硬度相同，但是加入淬火技术的模具表面会因有残留的压力，在一定程度上可以缓解疲劳强度，延长模具的寿命。如图1为用三种钢组合试验，在无润滑的情况下，往复30000次后的耐磨试验结果。试验表明：与使用其他三种淬火技术相比，使用火焰表面淬火技术的模具耐磨性能明显更高。另外，火焰表面淬火模具经过长期使用后若硬化层出现磨损，可以重新迸行淬火。

图1 曲线刃的耐磨性试验

火焰表面淬火的缺点如下：

（1）由于这种技术要求操作者掌握熟练的施工工艺以及扎实的专业基础知识，并根据加热的颜色来辨别判断加热的受力程度，对此必须熟练掌握自动化操作的技巧和方法，不断提高自身的技术发展水平。（2）对于模具的质地也有着严格的质量要求。对于火焰淬火技术而言，它是一项超高的技术工作流程，由于其操作难度较大，而且在处理的过程中，必须注意细节，大多数事故的发生往往都是由于其对细节的不重视所导致的。在早期生产过程中会出现脱落、开裂等现象的发生。

2 火焰表面淬火对钢材材质的要求

（1）淬火性能好。根据模具的使用性能，要求刃口加热空冷后有足够的硬度。（2）淬火温度低。火焰表面淬火要求在很短的时间内使模具达到必需的淬火温度，所以要求钢材的淬火温度必须比较低。（3）淬火温度范围大。由于操作时仅凭肉眼观察温度，淬火后要求硬度均匀、淬硬层深，所以淬火的温度范围越大越好。（4）淬后的韧性要保持不变。用一般的淬火方法淬火后必须进行回火，但火焰表面淬火后一般不进行回火，因此淬火后必须保持高的韧性。综合以上四点，最适宜进行火焰表面淬火的钢材有7CrSiMnMoV，4Cr5MoSiV等合金工具钢。

3 火焰表面淬火的操作方法

3.1 模具的火焰表面淬火

3.1.1 厚度不超过2mm的钢板

被加工的材料是厚度不超过2mm的钢板时，要在平板或工作台上进行夹紧，然后可在未被夹的任意部位进行火焰淬火。在操作过程中，为了实现安全操作，防止全部或某一个间隔的零件掉下来，夹紧部位的体积要占整个零件体积的1/3。焊枪选用通常的气焊或气割用氧乙炔单头焊枪，焊枪头喷嘴选用1-2号喷嘴，乙炔气压力为0.03MPa，氧气压力为0.5MPa。进行调整，中性火焰端以球面状为好。必须注意，火焰呈针状时说明气量太大（乙炔与氧气的混合比以l：1.15-1：1.25为最好）。如果加热面淬火后呈白色，说明出现了脱碳现象，硬度不够，零件容易出现早期磨损；如果加热面淬火后呈黑色，说明氧气的用量不够。

火焰的中心距零件边缘4-5mm，边缘淬火的程度要根据其颜色来判断，达到所需的温度后要使焊枪慢慢地向前移动。温度可以参照色温表来进行判断。淬火时，零件在赤热状态到黄热状之间是比较合适的，这时应该注意的问题是中性焰绝对不能停留，因为即使是瞬时停留也会把零件熔化；焊嘴与行进方向的角度以60度到70度为好。

在进行淬火技术的同时，要注意零部件的冷却程度必须达到相应的硬度要求方可进行使用。但要格外注意零部件的大小不能超过其最大尺寸的30×30mm，由于零件较小，在加热的过程中温度变化很快这就导致冷却的时间较长，通常情况下可以采取以下等措施进行冷却，用刷子或者抹布蘸油进行冷却，这样不仅仅很快可以将零件进行冷却且能完全符合标准要求。硬度低的原因有两个：温度太低导致碳化物溶饵的温度不够或温度过高使奥氏体残留太多。要区别这两种情况，可先把零件表面的软化层去掉，若里边出现的不再是软化层时，说明淬火温度太低，解决办法是提高加热温度再次进行淬火。

3.1.2 厚度超过2mm的钢板

被加工材料是厚度超过2mm的钢板时，用特制的双头加热枪在上面和侧面同时进行火焰淬火，操作方法和单头一样，两喷嘴喷出来的火焰对与加热面成135度。

3.2 弯曲模具、拉伸模具（平面类）的火焰表面淬火

平面上的淬火比刃口的淬火要相对困难些，在对7CrSiMnMoV、4C15MosiV等合金工具钢进行淬火时，温度下降到约200℃就会发生马氏体转变而硬化。根据这一原理，可以避免平面淬火时出现硬度不均。按脉动方式纵横顺序将模具加热至淬火温度，然后放入槽中进行冷却，即可达到均匀淬火。

4 结束语

以上所提到的模具火焰表面淬火技术，在新钢的生产实践中经常被采用。实践证明：运用该技术的效果很好，既能满足模具淬火性能的要求，又能降低生产成本。

参考文献

[1]许广仓，周长玉，谢传芳.冷冲模火焰表面淬火工艺[J].二汽科技，1982.

[2]马国亭.模具表面火焰淬火技术[J].模具制造，2009.

[3]王平，魏晓伟，杨军.表面处理技术在模具中的应用和发展[J].模具技术，2007.