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        壓鑄模具鋼的選用及提高壽命方法

        文章出處: 人氣:發表時間:2021-06-30 00:13

         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。

          1 工作條件與性能要求

          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。

          1.1 壓鑄模具的工作條件

          (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。

          (2)工作時,經常與300℃~1000℃的熔融金屬接觸,不同壓鑄合金的澆注溫度見表1。且不斷地反復加熱和冷卻,沿截面溫度梯度很大。

          (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。

          (4)型腔在液態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生化學變化而腐蝕模面。

          1.2 壓鑄模其他性能要求

          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:

          (1)較大的高溫強度與韌度

          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。Toolox材料具備高強度,高韌性(極高達100J以上韌性),高硬度的優勢。Toolox44更是世界上最硬的預硬工具鋼(HRC45 48)。瑞典皇家工學院宣稱Toolox是高硬度與高韌性完美的結合。

          (2)優良的高溫耐磨性、抗氧化性與抗回火穩定性

          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。大量連續生產的壓鑄模具,長時間處于一定溫度作用下,應持續保持其高硬度,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定性。

          (3)良好的熱疲勞性能

          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,就發生反復的塑性變形,引起熱疲勞。同時,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,大多數情況下,熱疲勞是決定壓鑄模具壽命的最重要因素。

          (4)高的耐熔融損傷性

          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,并附有適當的氧化模、氮化層等保護層,而不存在脫碳層。

          (5)淬透性好、熱處理變形小

          一般壓鑄模具的制造方法是將退火狀態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。

          (6)較好的被削性與磨削性

          壓鑄模型腔都經切削加工制成,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,其基體部分還是較硬。再加堅硬的碳化物,一般切削困難。

          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。Toolox的鏡面拋光性能非常好,高達14000#。

          (7)材料內部組織均勻無缺陷

          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。

          2 壓鑄模材料的選用原則

          經上述分析及介紹可知,壓鑄模材料的選用原則是:

          第一能滿足被壓鑄材料工作條件的要求。

          第二根據被壓鑄零件的大小來決定模具尺寸,并考慮到生產批量。

          第三大、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。

          3 提高模具壽命方法

        此文關鍵字:壓鑄,模具鋼,選用,提高,壽命,方法
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