Processus de traitement thermique de l'acier trempé et de l'acier pré-trempé

Les différents types d'acier utilisés comme moules en plastique ont des compositions chimiques et des propriétés mécaniques différentes, de sorte que les itinéraires du processus de fabrication sont différents ; de même, différents types d'aciers pour moules plastiques utilisent différents procédés de traitement thermique. Cette section présente principalement la voie du processus de fabrication et les caractéristiques du processus de traitement thermique du moule en plastique.

Processus de fabrication Route du moule en plastique

1. Moules en acier à faible teneur en carbone et en acier allié à faible teneur en carbone

Par exemple, la voie de traitement des aciers 20, 20Cr, 20CrMnTi et d'autres aciers est la suivante : découpage → ébauche de matrice de forgeage → recuit → usinage d'ébauche mécanique → formage par extrusion à froid → recuit de recristallisation → finition mécanique → cémentation → trempe, revenu → meulage et polissage → Assembler .

2. Moule en acier cémenté fortement allié

Par exemple, le processus de traitement de l'acier 12CrNi3A et 12CrNi4A est le suivant : découpage → ébauche de matrice de forgeage → normalisation et trempe à haute température → usinage d'ébauche mécanique → trempe à haute température → finition → cémentation → trempe et revenu → meulage et polissage → assemblage.

3. Moule en acier trempé et revenu

Par exemple, la voie de traitement du 45, du 40Cr et d'autres aciers est la suivante : découpage → ébauche de matrice de forgeage → recuit → usinage d'ébauche mécanique → revenu et revenu → finition mécanique → dressage, polissage → assemblage.

4. Moules en acier à outils au carbone et en acier à outils allié

Par exemple, la voie du processus de T7A～T10A, CrWMn, 9SiCr et d'autres aciers est : découpage → forgeage en ébauches de matrice → recuit de sphéroïdisation → usinage d'ébauche mécanique → recuit de détente → semi-finition mécanique → finition mécanique → trempe, revenu → rectification Polissage → assemblage.

5. Moule en acier pré-durci

Par exemple, 5NiSiCa, 3Cr2Mo (P20) et autres aciers. Pour celles directement traitées avec des barres, elles ont été pré-durcies en raison de l'état de l'approvisionnement et peuvent être directement traitées et formées, puis polies et assemblées. Pour ceux qui doivent être forgés en ébauches puis transformés en formage, le processus est le suivant : découpage → forgeage → recuit de sphéroïdisation → rabotage ou fraisage six faces → traitement de pré-durcissement (34～42HRC) → ébauche mécanique → recuit de détente → Finition mécanique → polissage → assemblage.

Les caractéristiques de traitement thermique des moules en plastique

(1) Caractéristiques de traitement thermique du moule en plastique en acier cémenté

• Pour les moules en plastique avec une dureté élevée, une résistance à l'usure élevée et des exigences de ténacité élevées, l'acier cémenté doit être utilisé pour la fabrication, et la cémentation, la trempe et le revenu à basse température constituent le traitement thermique final.
• Exigences pour la couche cémentée, généralement l'épaisseur de la couche cémentée est de 0.8 ~ 1.5 mm, lors du pressage de plastiques contenant des charges dures, l'épaisseur de la couche cémentée du moule doit être de 1.3 ~ 1.5 mm, lors du pressage de plastiques souples, la couche cémentée L'épaisseur est de 0.8～1.2mm. La teneur en carbone de la couche cémentée est de préférence de 0.7% à 1.0%. Si la co-infiltration de carbone et d'azote est utilisée, la résistance à l'usure, la résistance à la corrosion, la résistance à l'oxydation et les propriétés anti-adhésives seront meilleures.
• La température de cémentation est généralement de 900～920℃, et les petits moules avec des cavités complexes peuvent supporter une carbonitruration à moyenne température de 840～860℃. Le temps de conservation de la chaleur de cémentation est de 5 à 10 h, ce qui doit être sélectionné en fonction des exigences d'épaisseur de la couche cémentée. Le processus de cémentation convient pour adopter le processus de cémentation hiérarchique, c'est-à-dire que l'étape à haute température (900～920℃) consiste principalement à infiltrer rapidement la surface de la pièce ; l'étage à moyenne température (820～840℃) sert principalement à augmenter l'épaisseur de la couche cémentée. Une distribution de gradient de concentration en carbone uniforme et raisonnable est établie dans la couche cémentée, ce qui est pratique pour la trempe directe.
• Le processus de trempe après cémentation est différent selon le type d'acier. Après cémentation, il peut être utilisé séparément : réchauffage et trempe ; trempe directe après cémentation calibrée (comme l'acier allié cémenté) ; trempe directe après carbonitruration à moyenne température (comme les petits moules de précision industriels formés par extrusion à froid de fer pur ou d'acier à faible teneur en carbone); trempe à l'air après cémentation (comme les moules de grandes et moyennes dimensions en acier carburé fortement allié).

(2) Traitement thermique du moule en plastique en acier trempé

• Pour les moules aux formes plus complexes, le traitement thermique doit être effectué après un usinage d'ébauche puis un usinage de finition pour assurer la plus petite déformation lors du traitement thermique. Pour les moules de précision, la déformation doit être inférieure à 0.05%.
• Les exigences de surface de la cavité du moule en plastique sont très strictes, donc pendant le processus de trempe et de chauffage, il est nécessaire de s'assurer que la surface de la cavité n'est pas oxydée, décarburée, non corrodée, surchauffée, etc. Elle doit être chauffée dans un four sous atmosphère protectrice ou dans un four à bain de sel après désoxydation stricte. Si un four à résistance de type boîte commun est utilisé pour le chauffage, un agent protecteur doit être appliqué sur la surface de la cavité du moule et la vitesse de chauffage doit être contrôlée. Milieu de refroidissement, contrôlez la vitesse de refroidissement pour éviter la déformation, la fissuration et la mise au rebut pendant le processus de trempe. En règle générale, la trempe par bain chaud est meilleure et la trempe par pré-refroidissement peut également être utilisée.
• Après la trempe, il doit être revenu à temps, la température de revenu doit être supérieure à la température de travail du moule et le temps de revenu doit être suffisant. La longueur dépend du matériau du moule et de la taille de la section, mais elle doit être d'au moins 40 à 60 minutes.

(3) Traitement thermique du moule en plastique en acier pré-durci

• L'acier pré-durci est fourni dans un état pré-durci et ne nécessite généralement pas de traitement thermique, mais il doit parfois être modifié par forgeage, et l'ébauche de matrice après forgeage modifié doit être traitée thermiquement.
• Le traitement de préchauffage de l'acier prédurci adopte généralement un recuit de sphéroïdisation, le but est d'éliminer les contraintes de forgeage, d'obtenir une structure de perlite sphérique uniforme, de réduire la dureté, d'augmenter la plasticité et d'améliorer les performances de coupe ou de formage par extrusion à froid de l'ébauche de matrice.
• Le processus de pré-durcissement de l'acier pré-durci est simple, la plupart adoptant un traitement de trempe et de revenu, et la structure de sorbite trempée est obtenue après trempe et revenu. La trempe à haute température a une large plage de températures qui peut répondre aux diverses exigences de dureté de travail du moule. En raison de la bonne trempabilité de ce type d'acier, un refroidissement à l'huile, un refroidissement à l'air ou une trempe au nitrate-sel peuvent être utilisés pendant la trempe. Le tableau 3-27 montre le processus de pré-trempe de certains aciers pré-trempés à titre de référence.

Tableau 3-27 Processus de pré-trempe de certains aciers pré-trempés

(4) Traitement thermique du moule en plastique en acier durcissant au vieillissement

• Le processus de traitement thermique de l'acier durcissant par vieillissement est divisé en deux étapes de base. Tout d'abord, le traitement de mise en solution est effectué, c'est-à-dire que l'acier est chauffé à haute température, de sorte que divers éléments d'alliage sont dissous dans l'austénite, et une fois l'austénite terminée, la structure martensitique est obtenue par trempe. La deuxième étape est le traitement de vieillissement, et le vieillissement est utilisé pour renforcer les propriétés mécaniques répondant aux exigences finales.
• Le chauffage de mise en solution est généralement réalisé dans un four à bain de sel ou un four à caisson. Le temps de chauffage peut être respectivement : 1min/mm, 2~2.5min/mm, la trempe adopte le refroidissement à l'huile, et l'acier avec une bonne trempabilité peut également être refroidi à l'air. Si la température finale de forgeage peut être contrôlée avec précision lors du forgeage de l'ébauche de matrice, la trempe en solution peut être effectuée directement après le forgeage.
• Le traitement de vieillissement est mieux réalisé dans un four sous vide. S'il est effectué dans un four à caisson, afin d'éviter l'oxydation de la surface de la cavité du moule, une atmosphère protectrice doit être passée dans le four, ou de la poudre d'oxyde d'aluminium, de la poudre de graphite, des déchets de fonte doivent être utilisés dans le boîte. Vieillissement dans des conditions de protection. Le chauffage de protection de l'emballage doit prolonger de manière appropriée le temps de conservation de la chaleur, sinon il sera difficile d'obtenir l'effet de vieillissement. Les spécifications de traitement thermique de l'acier moulé en plastique partiellement durcissable peuvent se référer au tableau 3-28.

Tableau 3-28 Spécifications de traitement thermique pour l'acier partiellement trempé

Le traitement de surface des moules en plastique

Afin d'améliorer la résistance à l'usure et la résistance à la corrosion de la surface du moule en plastique, un traitement de surface approprié lui est souvent appliqué.

• Le chromage des moules en plastique est l'une des méthodes de traitement de surface les plus utilisées. La couche de chromage a une forte capacité de passivation dans l'atmosphère, peut conserver l'éclat métallique pendant une longue période et ne réagit pas chimiquement dans une variété de milieux acides. La dureté du revêtement atteint 1000HV, il a donc une excellente résistance à l'usure. La couche chromée a également une résistance élevée à la chaleur, et son aspect et sa dureté restent inchangés lorsqu'ils sont chauffés à 500°C dans l'air.
• La nitruration présente les avantages d'une température de traitement basse (généralement 550～570℃), d'une faible déformation du moule et d'une dureté élevée de la couche infiltrée (jusqu'à 1000～1200HV), elle est donc également très appropriée pour le traitement de surface des moules en plastique. Les nuances d'acier contenant des éléments d'alliage tels que le chrome, le molybdène, l'aluminium, le vanadium et le titane ont de meilleures performances de nitruration que l'acier au carbone. Le traitement de nitruration lorsqu'il est utilisé comme moule en plastique peut grandement améliorer la résistance à l'usure.

Les méthodes de traitement de surface adaptées aux moules en plastique comprennent : la nitrocarburation, le nickelage autocatalytique, le placage ionique de nitrure de titane, de carbure de titane ou de carbonitrure de titane, PVD, dépôt par méthode CVD de film dur ou de film super dur, etc.

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