材料保護技術(shù)—鋁合金壓鑄模的延壽策略(編輯修改稿)
2025-08-21 22:33 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 偶然的機械過載或熱過載而導(dǎo)致模具災(zāi)難性斷裂。材料的塑韌性是與此現(xiàn)象相對應(yīng)的最重要的力學(xué)性能。材料中有嚴(yán)重缺陷或操作不當(dāng)，會引起整體脆斷。隨著鋼中夾雜物的減少，尤其是S含量的降低，韌性將明顯提高。在實際生產(chǎn)中，整體脆斷的情況是不常發(fā)生的。鋁合金壓鑄模工作條件惡劣， 在高速、高壓和高溫下成型，承受高的冷熱交變應(yīng)力與機械應(yīng)力等綜合作用， 國內(nèi)外統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，該模主要失效形式比例： 熱疲勞龜裂 60%~70%、崩塊、斷裂 15%~25%、塑性變形 15%~25%、熔損沖蝕 5%~10%和壓鑄件不易脫模與外觀質(zhì)量差等。國內(nèi)生產(chǎn)相同產(chǎn)品鋁合金壓鑄模壽命僅為工業(yè)發(fā)達國家的 一半。因此， 必須從各方面采取方法提高鋁合金壓鑄模的使用壽命。四、壓鑄模材料的性能要求為了保證高效率、高質(zhì)量、高產(chǎn)出的生產(chǎn)，提高模具壽命刻不容緩。對模具材料有以下性能要求：a) 抗熱疲勞和抗熱沖擊性能好，壓鑄模不易產(chǎn)生裂紋；b) 韌性和延展性好，改善了壓鑄模尖角和凸出部分的抗撞擊能力；c) 要有良好的可鍛性、機加工和拋光性，節(jié)省了模具制造工時，降低了壓鑄模的表面粗糙度；d) 熱處理變形小，尺寸穩(wěn)定，熱膨脹系數(shù)??；e) 提高了模具硬度，具有很好的熱硬性；f) 要有良好的熱強性、淬透性、耐磨性；g) 具有足夠的高溫抗氧化性；h) 熱膨脹系數(shù)小，有良好的；i) 目前常用的材料有：3Cr2W8V、4Cr5MoSiV1(H13)。四、提高壽命的措施近年來，隨著壓鑄技術(shù)水平的提高，高效率、高性能壓鑄機的出現(xiàn)，壓鑄生產(chǎn)己由單機自動化轉(zhuǎn)向多道工序聯(lián)動操作和組成平行作業(yè)流水線，這就進一步要求壓鑄模具有更長的壽命。顯而易見，壓鑄件自身的結(jié)構(gòu)在一定程度上對模具設(shè)計方案產(chǎn)生制約作用，進而影響到模具的使用壽命。一般來說，比較大而復(fù)雜的壓鑄件決定了壓鑄模龐大的體積和復(fù)雜的型腔，這種模具壽命往往低于小而簡單的模具壽命。但若注重設(shè)計方案的合理性和模具結(jié)構(gòu)的適當(dāng)性，則依然對提高壓鑄模壽命產(chǎn)生積極的影響。若從模具設(shè)計角度考慮壓鑄模壽命，則應(yīng)考慮以下幾點：(1)高強度模具鋼對死角有較強的敏感性，應(yīng)使模腔壁厚及加強筋變化均勻平滑，緩和過渡，并盡可能采用較大的內(nèi)圓角(R1)；(2)水冷孔應(yīng)布置在使整個模腔工作面相對勻稱冷卻的位置，但應(yīng)遠離流道底部；(3)流道的設(shè)計應(yīng)考慮能使流態(tài)金屬平緩流暢地注入型腔空間，禁止噴射狀注入，以免引發(fā)熱沖擊侵蝕；(4)澆口與型腔壁距離應(yīng)大于50mm。2．模具材料的選用模具材料的選用對模具毛坯在鍛造時出現(xiàn)斷裂或在淬火時出現(xiàn)工藝缺陷，以及服役時其承載能力降低等情況都跟所選的模具材料密切相關(guān)。過去我國一直沿用3Cr2W8V鋼作為壓鑄鋁合金的材料，由于該鋼種經(jīng)常規(guī)熱處理后韌性塑性較差，模具在使用中早期龜裂和模體變形等情況常有發(fā)生。另外，其多數(shù)為非精煉鋼，存在偏析、非金屬雜質(zhì)含量偏高等問題。故目前國內(nèi)眾多的模具制造廠均用4Cr5MoV1Si(H13)鋼取代3Cr2W8V鋼制造壓鑄模，使模具的使用壽命由原來的2萬次左右，延長到25萬次以上。如表1，H13與3Cr2W8V性能的比較。對于壓鑄鋁合金，使用H13鋼具有較高的模具壽命。H13壓鑄模經(jīng)淬火和回火最終熱處理后，大、中型壓鑄模塊最佳硬度為HRC44~48，小壓鑄模塊最佳硬度HRC46~50。在上述硬度范圍內(nèi)模塊具有最佳的強度和韌性組配。壓鑄模具材料的熱處理是保證模具使用壽命的關(guān)鍵因數(shù)之一；目前采用的主要有普通熱處理淬火和真空氣體淬火，普通熱處理淬火若控制不好，在模具表面容易產(chǎn)生氧化物，模具變形量大，而真空氣體淬火后模具表面沒有氧化物，模具變形量小，可以更好的保證模具質(zhì)量。壓鑄模的加工工藝一般為
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