影響壓鑄模使用壽命的因素很多,除了選擇正確工藝及合理操作外,其材料的準確選用也至關重要.本文不但對壓鑄模合理選材做了闡述,還詳細探討了幾種提高其使用壽命的方法. . u: n/ r: b9 C0 W. F3 a" y6 \2 [
我國加入WTO后的新形式,模具行業(yè)從總體上來看,機遇要大于挑戰(zhàn).這主要是我國模具價格要比許多工業(yè)發(fā)達國家低,有的甚至只是國外價格的1/3~1/5,因此在國際市場上有一定的競爭優(yōu)勢.
* V: {# t0 O- m 從資料可知,在全部模具中,其模具用量的次序是塑料模具,、冷沖壓模,、鑄造模具,、鍛造模具等等,。但是,,由于選材不對,、工藝不正確或操作不當,,造成低的高溫強度與韌度,、差的高溫耐磨性、低的耐熔融損傷性等,,嚴重影響了模具使用壽命,。所以,除了選擇正確工藝及合理操作以外,,壓鑄模材料的選用也是重要問題之一,,這對提高模具的產品質量、延長使用壽命具有十分重要的意義,。
2 d) l6 T7 m3 p, p- M7 z7 b 1,、工作條件與性能要求9 { Q6 R3 T' p/ q. i8 e
壓鑄模是完成壓力鑄造生產的基本工具,是在高壓150MPa~500MPa下將高溫1000℃熔融金屬壓鑄成形,加工對象有鉛,、鋅,、鋁、鎂,、銅及其它合金等,。由于這些金屬及合金的熔點不同,對模具性能要求也不完全相同,。: E; z- g F- u% D
1.1 壓鑄模具的工作條件2 W1 [; |" r0 S ~0 k* T
(1)與其他模具相比,,壓鑄模具的工作條件十分惡劣,因不同被壓鑄的金屬,,要承受150MPa~500MPa很高壓力的作用,。: ?6 D% m6 a& {' p% f; E$ Z
(2)工作時,經常與300℃~1000℃的熔融金屬接觸,,且不斷地反復加熱和冷卻,,沿截面溫度梯度很大。2 A3 ^/ g+ [2 s! f. I( L/ ^# e
(3)模具工作型腔收到150m/s~70m/s高速注入地熔融金屬接觸時,,會產生嚴重地磨損,。; F# Q! i4 O. _/ z. p. o# e6 h
(4)型腔在液態(tài)金屬沖刷和浸蝕作用下,,易使金屬粘著在模具型腔表面上(尤其是鋁合金更為突出),甚至滲入模面或與模面金屬發(fā)生化學變化而腐蝕模面,。
9 h2 c' }% w4 h, f2 \3 T4 r5 E) Z 1.2 壓鑄模其他性能要求9 D$ B# _; w5 T+ D
壓力鑄造可以鑄出形狀復雜,、精度高、表面粗糙度小并且具有良好地力學性能的零件,。所以,,壓鑄模具應具有如下的性能要求:3 k. k0 @5 V9 h' G, k" k
(1)較大的高溫強度與韌度
" B6 b9 b1 r- U- i( @2 X# t! ` 壓鑄模具受到熔融金屬注入時的高溫、高壓和熱應力作用,,容易發(fā)生變形,,甚至開裂。因此,,模具材料在工作溫度下應具有足夠的高溫強度與韌度,,以及較高的硬度。
9 k' s& X2 q0 z Q E. L (2)優(yōu)良的高溫耐磨性,、抗氧化性與抗回火穩(wěn)定性
( i* l$ K! c U8 y 高溫熔融金屬高速注入模具和澆鑄后脫模時,,均產生較大的摩擦作用,為保證模具長期使用,,模具在工作溫度下應均有較高的耐磨性,。大量連續(xù)生產的壓鑄模具,長時間處于一定溫度作用下,,應持續(xù)保持其高硬度,,而且應不粘模及不產生氧化皮。因此,,模具還應具有良好的抗氧化性與回火穩(wěn)定性,。
( S+ i. ^4 D: `, c9 J' |' y% u* z (3)良好的熱疲勞性能
( Q s0 H( H- o0 {" c6 U M 壓鑄模具表面反復受到高溫加熱與冷卻,不斷膨脹,、收縮,,產生交變熱應力。此應力超過模具材料的彈性極限時,,就發(fā)生反復的塑性變形,,引起熱疲勞。同事,,模具表面長時間受到熔融金屬的腐蝕與氧化,,也會逐漸產生微細裂紋,大多數(shù)情況下,,熱疲勞是決定壓鑄模具壽命的最重要因素,。
! m7 X# I1 |' `1 o9 P- I (4)高的耐熔融損傷性# G7 B; {9 e3 C* T. @0 c4 J
隨著壓鑄機的大型化,壓鑄壓力也在增大,,已從低壓的20~30MPa,,提高到高壓150~500MPa。高溫高壓澆鑄可產生明顯的熔融損傷,,模具應對此具有較大的抵抗力,。為此,模具材料必須具有較大的高溫強度,,較小的對熔融金屬親和力,,模具表明粗糙度要小,并附有適當?shù)难趸�,、氮化層等保護層,,而不存在脫碳層。7 V2 _6 }8 J; e6 B+ P1 |" ?+ p
(5)淬透性好,、熱處理變形小9 U# F+ _) _0 {( r i' o
一般壓鑄模具的制造方法是將退火狀態(tài)的模具材料雕刻型腔,,然后熱處理,得到所需要的硬度,,或將模具材料先進行熱處理,,得到需要的硬度,再雕刻型腔,。先雕刻型腔后熱處理的制造方法,,有高的硬度和強度,不易產生熔損與熱疲勞,。無論用哪一種方法進行熱處理,,得到均一的硬度是必要的,所以要求淬透性好,,特別是先雕刻型腔后進行熱處理,,要用熱處理變形小的材料,這點對于尺寸大的模具尤為重要,。
& G T' [/ s: ]6 t- Q (6)較好的被削性與磨削性 t8 c. Z% U; U
壓鑄模型腔都經切削加工制成,,http://www.mouldu.com,所以模具材料應具有較好的被削性,。必須指出,,耐磨性好的材料,其被削性一般較差,。許多模具鋼就是如此,,雖在退火狀態(tài),其基體部分還是較硬,。再加堅硬的碳化物,,一般切削困難。1 q% a: |, d$ ~/ z5 ^: s/ T/ u$ L' N6 B
為獲得較光滑的壓鑄件,,要求模具型腔表面的粗糙度值小,,所以對模具材料也應具有較好拋光性能,。/ V y4 D6 J0 Y& [
(7)材料內部組織均勻無缺陷6 T" n0 G5 l( N+ _5 G- |
模具材料的組織應均勻、無缺陷,、方向性少,、否則不僅影響模具的裂紋、強度,、熱疲勞性能,,而且還影響熱處理變形。
F8 O: Z+ h/ f2 {- ` 2,、壓鑄模材料的選用原則
" Y3 P# Q' G0 ]5 i& ]8 W: \$ s2 @, w/ G 經上述分析及介紹可知,,壓鑄模材料的選用原則是:
4 z u7 f4 B" t+ P* F0 F 第一 能滿足被壓鑄材料工作條件的要求,一般按表3選用,。1 i" x* w! D6 q" U/ s4 _
第二 根據(jù)被壓鑄零件的大小來決定模具尺寸,,并考慮到生產批量,參見表3,。
* }% P2 i0 m% Y2 H) p* R 第三 按鋼材的供應條件,,應優(yōu)先采用我國自產,并且冶金質量穩(wěn)定的鋼材,。
, Z: D/ H" _: Q% [* p/ D* n 第四 大,、中型精密壓鑄模具,應選用加工工藝性能好,、使用性能可靠和壽命長的鋼種,。
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