探究壓鑄模失效主因,提高壓鑄模具使用壽命
2017-02-23
提高壓鑄(zhu)模具使用(yong)壽(shou)命的方法
壓鑄模由(you)于生(sheng)產周期長、投資大、制(zhi)造(zao)(zao)精度高,故(gu)造(zao)(zao)價高,因(yin)此(ci)希(xi)望模具(ju)(ju)有較高的(de)使用壽(shou)命。但由(you)于材料、機械加工等(deng)一系列(lie)內外(wai)因(yin)素的(de)影響,導(dao)致模具(ju)(ju)過早失效而(er)報廢,造(zao)(zao)成極大的(de)浪費。
壓(ya)(ya)鑄模失效形式主(zhu)(zhu)要有:尖角、拐角處開裂、劈(pi)裂、熱裂紋(龜(gui)裂)、磨損、沖蝕等。造成(cheng)壓(ya)(ya)鑄模失效的(de)(de)主(zhu)(zhu)要原因有:材料(liao)自身存在(zai)的(de)(de)缺(que)陷、加(jia)工、使用、維修以及熱處理的(de)(de)問題(ti)。
一、材(cai)料自身(shen)存在的(de)缺陷
眾所(suo)周知,壓(ya)(ya)鑄模(mo)的使(shi)用條件極為惡劣。以鋁(lv)壓(ya)(ya)鑄模(mo)為例,鋁(lv)的熔點為580-740℃,使(shi)用時(shi),鋁(lv)液溫度(du)控制(zhi)在650-720℃。在不對模(mo)具預熱的情況下(xia)壓(ya)(ya)鑄,型(xing)腔表(biao)(biao)面溫度(du)由室溫直(zhi)升至液溫,型(xing)腔表(biao)(biao)面承受極大的拉(la)應力(li)。開(kai)模(mo)頂件時(shi),型(xing)腔表(biao)(biao)面承受極大的壓(ya)(ya)應力(li)。數(shu)千次的壓(ya)(ya)鑄后(hou),模(mo)具表(biao)(biao)面便產生龜裂等缺陷。
由此(ci)可見,壓(ya)鑄使(shi)用條件屬急熱(re)(re)急冷。模(mo)(mo)(mo)(mo)具(ju)(ju)材料應(ying)選用冷熱(re)(re)疲勞抗(kang)力(li)、斷裂韌性(xing)、熱(re)(re)穩(wen)定性(xing)高的(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)作(zuo)模(mo)(mo)(mo)(mo)具(ju)(ju)鋼。H13(4Cr5MoV1Si)是目前應(ying)用較廣泛的(de)(de)(de)(de)材料,據(ju)介紹,國外80%的(de)(de)(de)(de)型腔均(jun)采(cai)用H13,現在國內仍大量使(shi)用3Cr2W8V,但3Cr2W8VT_藝性(xing)能不好(hao)(hao),導(dao)熱(re)(re)性(xing)很(hen)差,線膨脹系(xi)數高,工作(zuo)中產(chan)生很(hen)大熱(re)(re)應(ying)力(li),導(dao)致模(mo)(mo)(mo)(mo)具(ju)(ju)產(chan)生龜(gui)裂甚(shen)至破裂,并且加(jia)熱(re)(re)時易脫碳,降低模(mo)(mo)(mo)(mo)具(ju)(ju)抗(kang)磨(mo)損性(xing)能,因(yin)此(ci)屬于(yu)淘汰鋼種。馬氏體時效鋼適(shi)用于(yu)耐(nai)熱(re)(re)裂而(er)對耐(nai)磨(mo)性(xing)和耐(nai)蝕性(xing)要求不高的(de)(de)(de)(de)模(mo)(mo)(mo)(mo)具(ju)(ju)。鎢鉬等(deng)耐(nai)熱(re)(re)合(he)金僅限于(yu)熱(re)(re)裂和腐蝕較嚴重的(de)(de)(de)(de)小型鑲塊,雖然這些合(he)金即脆又有缺口敏感性(xing),但其(qi)優(you)點是有良好(hao)(hao)的(de)(de)(de)(de)導(dao)熱(re)(re)性(xing),對需要冷卻而(er)又不能設置(zhi)水道的(de)(de)(de)(de)厚壓(ya)鑄件壓(ya)鑄模(mo)(mo)(mo)(mo)有良好(hao)(hao)的(de)(de)(de)(de)適(shi)應(ying)性(xing)。因(yin)此(ci),在合(he)理的(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)處理與生產(chan)管理下,H13仍具(ju)(ju)有滿(man)意的(de)(de)(de)(de)使(shi)用性(xing)能。
制造壓鑄(zhu)模的材(cai)料,無論從哪一方(fang)面都應符合設計要求,保證壓鑄(zhu)模在其正常的使用(yong)(yong)條件下達到設計使用(yong)(yong)壽命。因此(ci),在投入生產之前,應對材(cai)料進行一系列(lie)檢查(cha)(cha),以防帶缺陷材(cai)料,造成模具早期報廢和加工(gong)費用(yong)(yong)的浪費。常用(yong)(yong)檢查(cha)(cha)手段(duan)有宏觀(guan)腐蝕檢查(cha)(cha)、金(jin)相檢查(cha)(cha)、超聲波檢查(cha)(cha)。
(1)宏(hong)觀(guan)腐(fu)蝕檢查。主要檢查材(cai)料的多孔性、偏析、龜裂、裂紋、非金屬夾雜以及(ji)表面的錘裂、接縫(feng)。
(2)金相檢查。主要檢查材料晶界上碳化物的偏(pian)析、分布狀態(tai)、晶料度以(yi)及晶粒間夾(jia)雜(za)等。
(3)超(chao)聲波檢查(cha)。主(zhu)要檢查(cha)材料(liao)內部的缺陷和大(da)小(xiao)。
二、壓鑄模的加工、使用、維修和保養(yang)
模(mo)具設計手冊中(zhong)已(yi)詳細介紹了壓(ya)鑄(zhu)(zhu)模(mo)設計中(zhong)應注意的(de)問題(ti),但在(zai)確定(ding)壓(ya)射(she)速(su)度(du)時,最(zui)(zui)大(da)速(su)度(du)應不超過(guo)100m/S。速(su)度(du)太高(gao),促(cu)使(shi)模(mo)具腐蝕及型腔和型芯上(shang)沉積物(wu)增多;但過(guo)低易使(shi)鑄(zhu)(zhu)件產生缺陷。因此對于鎂、鋁、鋅相應的(de)最(zui)(zui)低壓(ya)射(she)速(su)度(du)為27、18、12m/s,鑄(zhu)(zhu)鋁的(de)最(zui)(zui)大(da)壓(ya)射(she)速(su)度(du)不應超過(guo)53m/s,平均壓(ya)射(she)速(su)度(du)為43m/s。
在加(jia)工過程中,較(jiao)厚的(de)模板不(bu)能(neng)用疊加(jia)的(de)方法保證(zheng)其厚度(du)(du)。因(yin)為(wei)鋼板厚1倍,彎曲(qu)變形量(liang)(liang)減少85%,疊層(ceng)只能(neng)起疊加(jia)作用。厚度(du)(du)與單(dan)板相同的(de)2塊板彎曲(qu)變形量(liang)(liang)是單(dan)板的(de)4倍。另外在加(jia)工冷(leng)卻水道時(shi),兩面加(jia)工中應特別注意(yi)保證(zheng)同心度(du)(du)。如果(guo)頭部拐(guai)角(jiao),又不(bu)相互(hu)同心,那么在使用過程中,連接的(de)拐(guai)角(jiao)處就會開(kai)裂(lie)。冷(leng)卻系統的(de)表(biao)面應當光(guang)滑,最好不(bu)留機加(jia)工痕跡。
電火花加(jia)(jia)工(gong)(gong)在(zai)模具型(xing)腔(qiang)加(jia)(jia)工(gong)(gong)中(zhong)(zhong)應用(yong)越(yue)來越(yue)廣泛(fan),但(dan)加(jia)(jia)工(gong)(gong)后的型(xing)腔(qiang)表面(mian)(mian)留有淬(cui)(cui)硬(ying)層(ceng)(ceng)。這是由(you)于加(jia)(jia)工(gong)(gong)中(zhong)(zhong),模具表面(mian)(mian)自行滲碳淬(cui)(cui)火造成的。淬(cui)(cui)硬(ying)層(ceng)(ceng)厚度由(you)加(jia)(jia)工(gong)(gong)時電流強(qiang)度和頻率決定,粗(cu)加(jia)(jia)工(gong)(gong)時較深,精加(jia)(jia)工(gong)(gong)時較淺(qian)。無論深淺(qian),模具表面(mian)(mian)均有極大(da)應力。若不清(qing)除(chu)(chu)(chu)淬(cui)(cui)硬(ying)層(ceng)(ceng)或(huo)消除(chu)(chu)(chu)應力,在(zai)使用(yong)過(guo)程中(zhong)(zhong),模具表面(mian)(mian)就會(hui)產生(sheng)龜裂(lie)、點蝕和開(kai)裂(lie)。消除(chu)(chu)(chu)淬(cui)(cui)硬(ying)層(ceng)(ceng)或(huo)去(qu)應力可(ke)用(yong):①用(yong)油石或(huo)研磨去(qu)除(chu)(chu)(chu)淬(cui)(cui)硬(ying)層(ceng)(ceng);②在(zai)不降(jiang)低硬(ying)度的情況(kuang)下,低于回(hui)火溫度下去(qu)應力,這樣可(ke)大(da)幅度降(jiang)低模腔(qiang)表面(mian)(mian)應力。
模(mo)具在使用過程中(zhong)應嚴格控(kong)制鑄(zhu)造工藝(yi)流程。在工藝(yi)許可范圍內,盡量降低(di)鋁液的(de)燒鑄(zhu)溫(wen)度,壓(ya)射速度,提高模(mo)具預熱(re)溫(wen)度。鋁壓(ya)鑄(zhu)模(mo)的(de)預熱(re)溫(wen)度由(you)100~130℃提高至180~200℃,模(mo)具壽命可大幅(fu)度提高。
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