?1. 模具預(yù)處理
模具檢查與清潔
模具真空熱處理加工在進(jìn)行真空熱處理之前，需要對模具進(jìn)行全面檢查。查看模具是否有明顯的裂紋、砂眼、表面損傷等缺陷。對于存在缺陷的模具，需要評估這些缺陷是否會影響熱處理效果或模具的最終使用性能。例如，表面微小的裂紋在熱處理過程中可能會因熱應(yīng)力而擴(kuò)展，所以需要提前修復(fù)或判定是否報廢。
清潔模具是非常關(guān)鍵的一步。要徹底清除模具表面的油污、鐵銹、切削液殘留等雜質(zhì)。通常采用有機(jī)溶劑清洗、超聲波清洗等方法。有機(jī)溶劑如汽油、丙酮等可以有效溶解油污，超聲波清洗則利用高頻振動在清洗液中產(chǎn)生微小氣泡，這些氣泡在接觸模具表面時破裂，產(chǎn)生的沖擊力能將污垢剝離。
尺寸測量與記錄
使用量具（如卡尺、千分尺、三坐標(biāo)測量儀等）精確測量模具的關(guān)鍵尺寸。這些尺寸包括模具的外形尺寸、型腔尺寸、孔徑尺寸等。記錄下這些原始尺寸，因為在熱處理過程中，模具會發(fā)生尺寸變化，這些數(shù)據(jù)對于后續(xù)判斷模具是否變形以及變形量是否在允許范圍內(nèi)非常重要。
2. 裝爐
選擇合適的工裝夾具
模具真空熱處理加工根據(jù)模具的形狀、尺寸和重量，選擇合適的工裝夾具。工裝夾具的作用是將模具穩(wěn)定地放置在真空爐內(nèi)，確保模具在加熱和冷卻過程中位置固定，并且能夠均勻受熱和冷卻。例如，對于形狀復(fù)雜的模具，可能需要使用專門設(shè)計的夾具來支撐其不規(guī)則部分，防止在加熱過程中因重力作用而變形。
工裝夾具的材料也很重要，要選擇在真空環(huán)境下性能穩(wěn)定、不會與模具發(fā)生化學(xué)反應(yīng)且熱導(dǎo)率高的材料，如石墨、鉬等。
模具放置方式
模具在真空爐內(nèi)的放置方式要考慮到熱傳遞的均勻性。一般盡量避免模具相互堆疊，以保證每個模具都能充分接觸加熱環(huán)境。對于大型模具，可能需要單獨(dú)放置，并且在周圍預(yù)留足夠的空間，以便熱空氣能夠均勻地環(huán)繞模具。對于小型模具，可以采用合適的排列方式，如均勻分布在爐床上，或者分層放置在特制的托盤上。
3. 真空環(huán)境建立
抽真空操作
關(guān)閉真空爐爐門后，啟動真空泵系統(tǒng)。真空泵會逐漸抽出爐內(nèi)的空氣，降低爐內(nèi)氣壓。一般真空爐可以達(dá)到的真空度在 10?3 - 10??帕之間。在抽真空過程中，要注意觀察真空度的變化情況，確保真空系統(tǒng)正常工作。如果真空度達(dá)不到要求，可能是爐體密封不良或者真空泵出現(xiàn)故障，需要及時檢查和維修。
真空度檢測與維持
使用真空計對爐內(nèi)真空度進(jìn)行實時檢測。在整個熱處理過程中，要維持爐內(nèi)的真空狀態(tài)。因為在真空環(huán)境下，可以減少模具表面的氧化和脫碳現(xiàn)象，同時也有利于提高模具的加熱和冷卻速度。如果在熱處理過程中真空度下降，可能會導(dǎo)致模具表面質(zhì)量下降，需要及時查找原因并采取措施，如檢查爐體是否有泄漏點(diǎn)，或者真空泵的抽氣能力是否下降。
4. 加熱過程
加熱速度控制
模具真空熱處理加工根據(jù)模具的材料、尺寸和形狀，設(shè)定合適的加熱速度。不同的模具材料（如高速鋼、模具鋼等）有不同的熱導(dǎo)率和熱膨脹系數(shù)，加熱速度過快可能會導(dǎo)致模具內(nèi)部產(chǎn)生過大的熱應(yīng)力，從而引起變形或開裂。對于形狀復(fù)雜、尺寸較大的模具，通常采用較慢的加熱速度。例如，一些大型模具鋼模具的加熱速度可能控制在 10 - 20℃/min。
在加熱過程中，通過爐內(nèi)的加熱元件（如石墨加熱棒、鉬絲等）對模具進(jìn)行加熱。加熱系統(tǒng)會根據(jù)設(shè)定的加熱程序自動調(diào)節(jié)加熱功率，以確保加熱速度的穩(wěn)定。
加熱溫度設(shè)定與控制
根據(jù)模具的熱處理工藝要求，設(shè)定合適的加熱溫度。不同的模具熱處理工藝（如淬火、回火等）有不同的溫度范圍。例如，對于一些冷作模具鋼，淬火溫度可能在 1000 - 1100℃之間。通過溫度傳感器（如熱電偶）對爐內(nèi)溫度進(jìn)行精確測量和反饋控制，使?fàn)t內(nèi)溫度保持在設(shè)定的溫度范圍內(nèi)。當(dāng)爐內(nèi)溫度接近設(shè)定溫度時，加熱速度會逐漸減慢，以避免溫度超調(diào)。
5. 保溫階段
保溫時間確定
保溫時間的長短取決于模具的材料、尺寸和裝爐量等因素。一般來說，模具材料的合金成分越復(fù)雜、尺寸越大、裝爐量越多，保溫時間就越長。保溫的目的是使模具內(nèi)部的組織充分均勻化。例如，對于一些高合金鋼模具，保溫時間可能需要數(shù)小時，以確保合金元素在模具內(nèi)部均勻分布，為后續(xù)的冷卻轉(zhuǎn)變做好準(zhǔn)備。
溫度均勻性監(jiān)測
在保溫過程中，繼續(xù)使用溫度傳感器監(jiān)測爐內(nèi)不同位置的溫度，確保模具各部分的溫度均勻。如果發(fā)現(xiàn)溫度不均勻，可能是加熱元件故障或者模具放置位置不當(dāng)導(dǎo)致的。此時需要及時調(diào)整加熱功率或者模具的位置，以保證溫度的均勻性，避免因局部過熱或過冷而影響模具的熱處理質(zhì)量。
6. 冷卻過程
冷卻方式選擇
根據(jù)模具的熱處理工藝要求，選擇合適的冷卻方式。常見的冷卻方式有油冷、氣冷和鹽浴冷卻等。油冷速度較快，適用于一些需要獲得較高硬度的模具，但油冷可能會導(dǎo)致模具產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力。氣冷速度相對較慢，適合對變形要求嚴(yán)格的模具。鹽浴冷卻則可以獲得比較均勻的冷卻效果，但需要注意鹽浴的成分和溫度控制。
在冷卻過程中，要嚴(yán)格控制冷卻速度。對于形狀復(fù)雜的模具，可以采用分級冷卻或等溫冷卻的方法，以減少熱應(yīng)力和組織應(yīng)力。例如，先在較高溫度下進(jìn)行一次快速冷卻，然后在稍低溫度下進(jìn)行緩慢冷卻，或者在某一特定溫度下進(jìn)行等溫保持，使模具內(nèi)部組織轉(zhuǎn)變均勻。
冷卻速度控制
通過控制冷卻介質(zhì)的流量、溫度和壓力等參數(shù)來控制冷卻速度。例如，在油冷時，調(diào)節(jié)油的循環(huán)速度和油溫；在氣冷時，控制氣體的流量和溫度。同時，要注意觀察模具在冷卻過程中的變形情況，因為過大的冷卻速度可能會導(dǎo)致模具變形或開裂。如果發(fā)現(xiàn)模具出現(xiàn)異常變形，應(yīng)立即停止冷卻，采取措施進(jìn)行調(diào)整。
7. 出爐及后續(xù)處理
出爐操作
當(dāng)模具冷卻到合適的溫度后，打開真空爐爐門，將模具取出。出爐時要注意防止模具因溫度變化而產(chǎn)生新的變形。一般可以讓模具在爐口停留一段時間，使其緩慢適應(yīng)外界環(huán)境溫度，然后再用合適的工具將模具轉(zhuǎn)移到冷卻架上。
清洗與回火（如果需要）
取出后的模具表面可能會附著一些冷卻介質(zhì)（如油、鹽等），需要進(jìn)行清洗。對于油冷后的模具，可以使用有機(jī)溶劑或?qū)Ｓ玫那逑磩┻M(jìn)行清洗。清洗后，根據(jù)模具的熱處理工藝要求，可能需要進(jìn)行回火處理。回火可以消除模具在淬火過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，提高模具的韌性和尺寸穩(wěn)定性。回火溫度和時間根據(jù)模具材料和具體工藝要求設(shè)定，一般回火溫度在 500 - 600℃之間，回火次數(shù)可能為 1 - 3 次。
質(zhì)量檢測
對熱處理后的模具進(jìn)行質(zhì)量檢測。檢測內(nèi)容包括硬度測試、金相組織檢查、尺寸精度測量等。硬度測試可以使用洛氏硬度計、維氏硬度計等設(shè)備，檢查模具是否達(dá)到了預(yù)期的硬度要求。金相組織檢查則通過金相顯微鏡觀察模具內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)，判斷是否符合熱處理工藝標(biāo)準(zhǔn)。尺寸精度測量可以與熱處理前的記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，確定模具是否發(fā)生變形以及變形量是否在允許范圍內(nèi)。只有通過質(zhì)量檢測的模具才能投入使用。