精密冷拔机用模具的选材及热处理

300T精密冷拔机是我公司购买专利、自行制造的大型设备,经精密冷拔机加工的管件可以免切削加工、调质处理,直接应用于煤矿单体支柱、液压支架的活柱、油缸等.冷拔机的模具是关键配件,主要有外模和模芯,模具的质量直接决定产品质量和成本.因此,合理选择模具材料及其热处理工艺对精密冷拔机的经济运行起到关键作用.
1 材质的摸索
    300T精密冷拔机在冷拔管件过程中外模承受强烈的径向应力和摩擦力,模芯承受压缩应力和摩擦力.模具表面应具有高硬度,心部也要有一定的硬度,才能承受如此大的载荷.从心部到表面硬度要逐渐过渡,只有整体淬火才能满足要求.
    作为冷变形模具、模套和模芯的原设计材质是Crl2MoV,我厂采用的热处理工艺是锻造毛坯球化退火-1030℃淬火-200℃回火,热处理后模具表面硬度在HRC58-60;但在使用过程中发现,模具的使用寿命只有30t左右,除了严重磨损外还经常发生模具开裂现象.我厂曾经多次改进模具的热处理工艺,如为了提高模具的硬度,采用1060℃淬火-500℃三次回火,硬度可以提高到HRC60-62,硬度的提高主要由于残余奥氏体在回火过程中转变为马氏体即产生二次硬化,为了减小淬火应力,采用热油冷却以及在300-380℃硝盐分级冷却等.但在使用过程中发现,仅改进热处理工艺模具的使用寿命没有明显提高.
若要从根本上提高模具的质量,必须重新选择更适合作冷拔机模具的材质.通过对冷拔机模具的工作条件、失效方式及其对钢材的性能要求进行综合分析发现,模具主要承受较大的径向应力和摩擦力,主要因磨损和开裂而失效.所以选择能承受较大径向应力的轴承钢GCrl5作为樟具材料试制.
2 淬火工艺方案试验
    GCrl5轴承钢属于高碳合金钢,淬火冷却一般多采用油冷.但GCrl5D的油淬临界直径只有φ25mm,且淬火后硬度仅有HRC38-40.这个硬度值不能作为冷拔机模具使用.为此,选择了两种热处理工艺对GCrl5冷拔机模具进行处理、比较,以便选辉最佳的热处理工艺.
    (1)第一种试验方案:水淬.简要工艺路线为球化退火-粗车-精车-检验尺寸-淬火-回火-检验硬度-磨削.工件为φ350×φ114×100外模和φ100×120模芯球化退火工艺:800℃×23h,随炉冷却到650℃以下出炉.