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    如何有效提高壓鑄模具的壽命(上)

    來源: 譽格壓鑄    人氣:974    發布時間: 2023-02-15 

    壓鑄模具是一種重要的工藝裝備,其使用性能的好壞,壽命的高低,直接影響壓鑄廠家產品的質量,更新換代的速度,技術經濟效益和產品在市場上的競爭能力。因此,世界各國都在不斷地研究如何提高壓鑄模具的韌化強度、縮短制造周期、提高質量、延長壽命。

    根據有關資料,我國目前每年約消耗10萬噸模具鋼,其中屬于合金鋼的模具約6萬噸,每年模具產值約20億元,這是一個相當可觀的數字。但是,我們的現狀是,選材不當,工藝落后,使用不合理,管理水平低,遠遠不能適應當前生產發展形勢的需要。近年來,隨著壓鑄技術水平的提高,高效率,高性能壓鑄機的出現,己使壓鑄生產由單機自動化,轉向于多道工序聯動操作,組成平行作業流水生產線。在這種形勢下,如果由于模具壽命配合不上,就不可能協調一致地組織好生產進程,難以發揮壓鑄機生產效率高的最大優勢,達不到最高的經濟效益,甚至帶來巨大的損失。因此模具的壽命問題,已成為各種矛盾的焦點。

    如何有效提高壓鑄模具的壽命(上)

    1.壓鑄模具使用壽命的定義

    壓鑄模具由于受到了磨損,沖蝕、腐蝕及熱疲勞等原因而導致變形、破裂、粘著、龜裂,在鑄件上形成毛刺、飛邊、脫皮、傷痕、劃痕、粗糙以及尺寸偏差等現象后,不能再進行修復而在報廢之前,所加工出來的零件數量,稱為模具的使用壽命。對于模具本身來說,有其正常的壽命水準,如果一幅模具,通過精心設計,注意維護保養,正常使用的條件下,達到了國內外相比的相對壽命指標以后,出現的破壞,則屬于正常的壽命范疇。如果是早期失效,則說明了現有的材料和工藝的潛力未能得到充分地發揮,則應該查找原因,尋找對策。

    2影響壓鑄模具壽命的因素

    影響模具壽命的因素眾多,既有外因也有內因。

    外因指的是模具工作時的外界環境,其中包括:工作條件,設備條件,使用過程中的維護、保養,被加工零件的材料,壁厚、尺寸,形狀等等。

    內因所指的是:模具本身材質的冶金質量、機械加工工藝規范、熱加工工藝制度,其中包括毛坯鍛造及熱處理以及模具結構的合理性、工藝設計方案的先進性以及配合精度的確切性等等。如果我們對以上所提到的各個方面都處理得當,模具的耐用性會得到確切的保障。

    3提高壓鑄模具壽命的基本途徑

    3. 1首先要選用優質的模具鋼

    壓鑄模具毛坯在鍛造時出現斷裂,或在淬火時出現工藝缺陷以及使用時降低其承載能力等,都與鋼材的冶金質量發生密切的關系。

    3. 2采用先進的毛坯鍛造工藝

    模具毛坯進行鍛造有兩種目的:首先是碳化物均勻分布,加熱時阻礙奧氏體晶粒的長大,降低鋼對過熱的敏感性。由于均勻分布的碳化物硬度極高,顯著地提高了鋼的耐磨性和抗咬合能力,也增強了鋼的塑性變形抗力。其次是形成合理的流線分布,使材料在力學性能上以及淬火變形的趨向方面,不會出現明顯的差別。

    3. 3精心設計壓鑄模具的結構

    模具設計的內容極為豐富,可以從鑄件的結構工藝性分析著手。

    由于鑄件結構設計上的不合理,導致模具中存在著細薄的截面,成為斷裂的根源。

    斜度值的不合理,引起抽芯,開?;蛉〖r的擦傷。型腔壁面交界處的倒角,稍有疏漏,造成應力集中裂紋。

    澆注系統的設計中,在流向、截面積、壓射速度等控制不當,造成對型壁或型芯的沖蝕。

    金屬液進入型腔后形成的渦流,由于渦心部分的流速為無窮大,對模面起到強烈的鏤蝕作用,造成局部拉毛。

    模具的剛度不足,由于片面地強調節約鋼材,導致早期變形或斷裂的情況,時有發生。

    在各構件配合精度等級如選用不當,或者是由于有余隙的存在,引起導熱率的下降,過早地產生熱疲勞,或者是由于裝配尺寸過緊,形成予應力,壓鑄過程中模具出現爆裂。

    在現代的模具結構中已考慮采用快速頂出機構,在這里,一方面固然是為了提高生產效率的需要。但是從另一個角度來看,也是為了減少鑄件的留模時問,為卸除模具材料的熱載荷而設計的。

    3. 4合金熔煉,保溫過程中的有關控制

    壓鑄模具型面在高速金屬流的沖刷下,產生熱沖蝕。凡是出現沖蝕的部位,都會使鑄件的尺寸精度和表面光潔度有所下降,甚至于使該處與鋅合金壓鑄件咬合,影響順利出模。為此,控制溫度參數,其中包括合金溫度的掌握以及控制壓鑄模具始終處于熱平衡狀態,至關重要。

    此外合金中的氣體問題,在壓鑄這樣一個高速、高壓充型特定的環境下,隨著金屬液流的噴濺而產生爆裂,出現了對模具的氣蝕問題,在型面上留下麻點,在這方面應予以重視。為此對合金進行精煉除氣,一方面乃是出于凈化合金液的需要,而在避免產生氣蝕作用,防止模面上形成麻點也是有益的。

    合金中含鐵量的控制,對于防止粘模至關重要。在這個問題上,除了涂料能起到一部分作用外,合金中合適的含鐵量的控制,值得注意。

    3.5采用最佳的壓鑄模具熱處理規范

    作為壓鑄模具的材料必須具有較高的熱強性和回火穩定性,這樣才有可能獲得高的熱疲勞抗力和耐磨性。作為鋅合金壓鑄用的模具材料,當前比較適用的仍是屬于國內最為普遍采用的鎢系高熱強模具鋼。其鍛造性能好,在機械加工性能及熱處理工藝性能上也較佳。但如果由于熱處理工藝不當,在壽命問題上常常會出現大起大落的現象。其中以淬火與回火的工藝,尤其要求嚴格掌握,直接影響到模具熱疲勞抗力,熱強性和回火抗力。

    目前大部分工廠對壓鑄模具所取的淬火溫度為1050-1100 ℃,進一步提高淬火溫度的呼聲很高,但是也其有利弊。眾所周知,隨著淬火溫度的提高,其有利方面如下:

    1)更多的碳化物溶入奧氏體,將使淬火后的馬氏體具有較高的回火穩定性,熱強度,耐磨性和耐疲勞性能也均相應地提高;

    2)一定程度上減少碳化物帶狀偏析,減輕了剩余碳化物對基體的切割作用。也改善了材料性能上的方向性,并使剩余碳化物變得更少、小、勻和圓態,提高強韌性。

    3)使板條馬氏體數量增加,提高強韌性,降低裂紋的擴展速度。

    但是有其不利的一面:

    1)晶粒粗化,使模具韌性下降。

    2)模具更易變形。

    3)模具表面更易氧化脫碳。

    權衡利弊,對壓鑄模具來說,其主要失效形式是熱疲勞和熱沖蝕,因此高溫強度,硬度和回火抗力比韌性更為重要,提高淬火溫度將可進一步發揮鋼材作為壓鑄模具材料的潛力,至于模具的變形和氧化脫碳,可通過相應的措施予以解決。例如在淬火加熱時采用兩次預熱,其目的是減少模具到溫的時間差,縮短高溫保溫時間,以減輕由于高溫加熱而帶來的弊端;又如采用二次分級淬火或等溫淬火,則可減少變形:其他如加強鹽浴脫氧或在有保護性氣氛的箱式爐中加熱,可避免氧化脫碳等。

    標簽: 壓鑄模具
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