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        ZW636高鏡面塑料模具鋼的開發(fā)

        2022-09-25 06:38:36王建華曹立軍崔瑞婷張長春張海英
        模具制造 2022年8期
        關(guān)鍵詞:電渣模具鋼鏡面

        王建華,曹立軍,崔瑞婷,張長春,張海英

        (1.唐山志威科技有限公司,河北遵化 064200;2.河北省工模具鋼技術(shù)創(chuàng)新中心,河北遵化 064200)

        1 引言

        隨著生活水平提高,人們對日常生活用品表面美觀度提出了更高的要求,高端塑料模具消耗量飛速增長,高端鏡面塑料模具鋼需求量也隨之提高。但高鏡面塑料模具鋼的生產(chǎn)企業(yè)多分布在日本、德國和瑞典等國家,其模具鋼質(zhì)量穩(wěn)定性好,而我國生產(chǎn)能力不足,質(zhì)量波動大,導(dǎo)致高端塑料模具鋼大部分依賴進(jìn)口,價格幾倍于國產(chǎn)同質(zhì)量水平的塑料模具鋼[1]。發(fā)展高鏡面等高端塑料模具鋼勢在必行。唐山志威科技有限公司生產(chǎn)的高鏡面塑料模具鋼ZW636,硬度38~42HRC,可拋光至8000#,目前最大厚度達(dá)800mm。

        2 主要技術(shù)要求

        (1)成分要求。成分按照表1進(jìn)行控制。

        表1 化學(xué)成分標(biāo)準(zhǔn) wt%

        (2)硬度要求。預(yù)硬化黑皮狀態(tài)交貨,截面硬度38~42HRC,芯部≥37HRC。

        (3)非金屬夾雜物。非金屬夾雜物按GB/T 10561的A法進(jìn)行檢驗(yàn),檢驗(yàn)結(jié)果應(yīng)符合表2要求。

        表2 非金屬夾雜物級別

        (4)晶粒度。按照GB/T 6394進(jìn)行晶粒度檢測,實(shí)際晶粒度≥5級。

        (5)超聲檢測。鍛件要求逐支100%進(jìn)行探傷,按SEP1921標(biāo)準(zhǔn)第三組進(jìn)行探傷,合格級別滿足E/e級要求。

        (6)拋光等級。在模塊冒口端面靠中心位置取100×100mm試塊進(jìn)行拋光。拋光流程:去除鋸切痕(砂輪機(jī)和砂輪片)→砂紙拋光(100-1000#砂紙)→鉆石拋光膏拋光(拋光面上無肉眼可見的拋光痕跡)→表面擦拭→評級。評級標(biāo)準(zhǔn):1cm范圍內(nèi)0~1個麻點(diǎn),拋光為合格,按8000#等級標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試,通過測試為合格。

        3 工藝流程

        ZW636ESR生產(chǎn)工藝:電爐→鋼包精煉→真空脫氣→模鑄→保護(hù)氣氛電渣重熔→高溫?cái)U(kuò)散→換向鍛造→正火擴(kuò)氫處理→調(diào)質(zhì)處理→超聲波探傷→表面質(zhì)量檢驗(yàn)→噴標(biāo)→檢斤入庫。

        4 生產(chǎn)試制

        4.1 冶煉過程

        電爐冶煉完畢后,取樣檢測磷含量,控制磷≤0.010%后出鋼,出鋼過程加入鋁塊進(jìn)行沉淀脫氧、造渣料進(jìn)行渣洗及合金化。鋼水到達(dá)LF后,采用鋁粒和高純碳化硅進(jìn)行擴(kuò)散脫氧,精煉時間≥60min,白渣保持時間≥20min。鋼水到達(dá)VD,通氬氣攪拌,在真空度≤67Pa下,真空度保持時間20min,軟吹>15min,氬氣保護(hù)澆鑄模鑄電極坯。模鑄電極坯表面磨光,渣料進(jìn)行烘烤后進(jìn)行電渣重熔。

        4.2 高溫均質(zhì)化加熱和鍛造過程

        高溫均質(zhì)化加熱:坯料盡管已經(jīng)經(jīng)過電渣重熔過程,但鑄態(tài)合金因凝固時溶質(zhì)原子再分布,易導(dǎo)致凝固后合金元素的不均勻分布,從而引起枝晶偏析,通過高溫?cái)U(kuò)散均質(zhì)化加熱,改善了C、Mn、Cr和Mo等元素的偏析情況[2]。

        鍛造和成形:保證足夠鍛比,保證芯部組織的鍛透、壓實(shí)和晶粒充分破碎,同時保證最后一火鍛比>1.5。

        4.3 正火擴(kuò)氫和淬回火過程

        電渣錠鍛造成形后,進(jìn)行正火擴(kuò)氫和淬回火。此鋼種為白點(diǎn)敏感鋼,尤其在雨季,擴(kuò)氫時間應(yīng)適當(dāng)延長。

        5 產(chǎn)品檢驗(yàn)結(jié)果

        模塊回火后進(jìn)行探傷,根據(jù)探傷結(jié)果平頭,檢測硬度,并在兩端取片進(jìn)行高倍檢驗(yàn)。經(jīng)檢驗(yàn),探傷、硬度、高倍均符合技術(shù)要求。

        以下檢驗(yàn)結(jié)果為規(guī)格610×1,510mm模塊實(shí)測結(jié)果。

        5.1 成分檢驗(yàn)結(jié)果

        化學(xué)成分如表3所示。

        表3 化學(xué)成分 wt%

        [O]=6ppm,[N]=51ppm,[H]=0.5ppm,成分滿足技術(shù)要求,且成分均勻。

        5.2 硬度檢驗(yàn)結(jié)果(兩個端面5點(diǎn)L型硬度)

        使用便攜式里氏硬度計(jì)在模塊兩端鋸切面檢測硬度,圖1所示為端面硬度點(diǎn)位置,結(jié)果如表4所示,滿足技術(shù)要求,硬度均勻性為2.7HRC。

        圖1 硬度檢測位置

        表4 硬度結(jié)果

        5.3 非金屬夾雜物檢驗(yàn)結(jié)果

        非金屬夾雜物檢驗(yàn)結(jié)果如表5所示。1/4寬度非金屬夾雜物如圖2所示,中心非金屬夾雜物如圖3所示。

        表5 非金屬夾雜物檢驗(yàn)結(jié)果

        圖2 1/4寬度非金屬夾雜物100×

        圖3 中心非金屬夾雜物100×

        5.4 晶粒度檢驗(yàn)結(jié)果

        檢驗(yàn)位置:補(bǔ)縮端1/4寬度和中心

        檢驗(yàn)結(jié)果:如圖4、圖5所示,6級。

        圖4 1/4寬度晶粒度200×

        圖5 中心晶粒度200×

        5.5 金相組織

        在補(bǔ)縮端取片檢驗(yàn)1/4寬度和中心位置觀察金相組織,組織為回火索氏體。組織均勻,無明顯偏析。如圖6、圖7所示。

        圖6 1/4寬度金相組織(50×和500×)

        圖7 中心金相組織(50×和500×)

        5.6 超聲檢測

        按SEP1921標(biāo)準(zhǔn)第三組進(jìn)行模塊大面和側(cè)面探傷,未發(fā)現(xiàn)裂紋、疏松和縮孔等缺陷,未發(fā)現(xiàn)任何超聲波缺陷,完全滿足E/e級要求。

        5.7 拋光檢測

        在材料端面靠中心位置取100×100mm試塊進(jìn)行拋光。拋光亮度為8000#,拋光效果評分為90%(1cm范圍麻點(diǎn)數(shù)為0~1個),適用于大燈燈罩、尾燈雙色和空調(diào)面板等模具。

        6 結(jié)論

        (1)ZW636ESR高鏡面塑料模具鋼生產(chǎn)工藝已成熟穩(wěn)定,并已固化。

        (2)ZW636ESR模塊硬度38~42HRC,同截面硬度均勻性≤3HRC,滿足要求。

        (3)各類非金屬夾雜物級別均≤1.0級。組織均勻,無明顯偏析。晶粒度6級,滿足技術(shù)要求。

        (4)ZW636ESR具有優(yōu)異的拋光性能,可拋光至8000#,適用于大燈燈罩、尾燈雙色和空調(diào)面板等模具。

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