造成壓鑄模具損壞的原因及預防措施
摘(zhai)要:壓鑄模具(ju)在使用溫度的升高和(he)降低急熱急冷(leng)變化(hua)非常(chang)劇烈,受到金屬液的高速高壓直(zhi)接沖(chong)刷、磨損(sun)、氧化(hua)和(he)各種腐蝕(shi),造成(cheng)熱疲勞、變形、表(biao)面龜裂、整(zheng)體開裂造成(cheng)模具(ju)損(sun)壞...
壓(ya)鑄(zhu)(zhu)模(mo)(mo)具(ju)在(zai)使用中由(you)于(yu)生(sheng)產(chan)的(de)高(gao)(gao)效率(lv),模(mo)(mo)具(ju)溫(wen)度的(de)升高(gao)(gao)和(he)降低急熱(re)急冷變化非(fei)常劇烈,模(mo)(mo)具(ju)型腔部分溫(wen)度基(ji)本上一(yi)直在(zai)160℃-350℃不停的(de)周期(qi)性的(de)變化,以(yi)鋁(lv)(lv)壓(ya)鑄(zhu)(zhu)模(mo)(mo)為例,鋁(lv)(lv)的(de)熔點為580-740℃,使用時(shi),鋁(lv)(lv)液溫(wen)度控制在(zai)650-720℃,壓(ya)鑄(zhu)(zhu)模(mo)(mo)具(ju)一(yi)直處于(yu)熱(re)漲冷縮的(de)往(wang)復疲勞狀態,另一(yi)方面(mian)受(shou)到金屬(shu)液的(de)高(gao)(gao)速(su)高(gao)(gao)壓(ya)直接(jie)沖刷、磨損(sun)、高(gao)(gao)溫(wen)氧化和(he)各種腐蝕。模(mo)(mo)具(ju)損(sun)壞主要的(de)是受(shou)沖擊、受(shou)壓(ya)、漲縮,造(zao)成疲勞,或變形、或表面(mian)龜裂、或整體開裂,造(zao)成模(mo)(mo)具(ju)損(sun)壞
模具材料自身存在的缺陷
制(zhi)造模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)具(ju)(ju)(ju)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)應(ying)(ying)(ying)選用冷(leng)熱(re)(re)(re)疲勞抗力(li)(li)、導熱(re)(re)(re)性(xing)、斷裂韌性(xing)、耐磨性(xing)、耐蝕性(xing)、高(gao)(gao)(gao)溫(wen)力(li)(li)學(xue)穩定性(xing)高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)作(zuo)(zuo)模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)具(ju)(ju)(ju)鋼(gang)(gang),依據(ju)澆鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)金屬(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)以(yi)及(ji)澆鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)金屬(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)種(zhong)類,保證壓(ya)(ya)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)在(zai)其正常的(de)(de)(de)(de)(de)(de)使用條(tiao)(tiao)件(jian)(jian)下達(da)到設計使用壽(shou)命,模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)具(ju)(ju)(ju)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)以(yi)及(ji)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)處理(li)是影響模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)具(ju)(ju)(ju)壽(shou)命的(de)(de)(de)(de)(de)(de)主要(yao)因素。模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)具(ju)(ju)(ju)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)包括型腔(qiang)(qiang)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)和套板材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao),壓(ya)(ya)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)零部件(jian)(jian)主要(yao)分為與(yu)金屬(shu)液(ye)接(jie)觸(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)零部件(jian)(jian)、滑動(dong)配合零部件(jian)(jian)和模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)架結構零件(jian)(jian)。在(zai)不(bu)對(dui)(dui)模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)具(ju)(ju)(ju)預熱(re)(re)(re)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情(qing)況下壓(ya)(ya)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu),型腔(qiang)(qiang)表(biao)面(mian)(mian)溫(wen)度(du)由(you)室(shi)溫(wen)直升(sheng)至液(ye)溫(wen),型腔(qiang)(qiang)表(biao)面(mian)(mian)承(cheng)受極(ji)大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)拉應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)。開模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)頂件(jian)(jian)時,型腔(qiang)(qiang)表(biao)面(mian)(mian)承(cheng)受極(ji)大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)壓(ya)(ya)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)。數(shu)千次的(de)(de)(de)(de)(de)(de)壓(ya)(ya)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)后,模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)具(ju)(ju)(ju)表(biao)面(mian)(mian)便(bian)產生(sheng)龜裂等缺陷(xian)。溫(wen)度(du)越(yue)高(gao)(gao)(gao),壓(ya)(ya)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)具(ju)(ju)(ju)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)破(po)壞(huai)及(ji)磨損(sun)(sun)越(yue)嚴重(zhong)。壓(ya)(ya)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)型腔(qiang)(qiang)與(yu)澆道等部件(jian)(jian)在(zai)金屬(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)壓(ya)(ya)力(li)(li)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造生(sheng)產過(guo)程中,直接(jie)與(yu)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)、高(gao)(gao)(gao)壓(ya)(ya)、高(gao)(gao)(gao)速(su)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)金屬(shu)液(ye)相(xiang)接(jie)觸(chu),由(you)于壓(ya)(ya)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)各(ge)部件(jian)(jian)在(zai)不(bu)同條(tiao)(tiao)件(jian)(jian)下工作(zuo)(zuo),受到澆鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)金屬(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)沖擊(ji)(ji)和磨損(sun)(sun)也(ye)不(bu)同,因此(ci)對(dui)(dui)壓(ya)(ya)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)硬度(du)要(yao)求應(ying)(ying)(ying)根據(ju)零件(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)用途以(yi)及(ji)澆鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)金屬(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)同而(er)有(you)所區(qu)別。例(li)如,對(dui)(dui)磨損(sun)(sun)較(jiao)嚴重(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)部件(jian)(jian),應(ying)(ying)(ying)具(ju)(ju)(ju)有(you)更高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)硬度(du);對(dui)(dui)在(zai)受熱(re)(re)(re)條(tiao)(tiao)件(jian)(jian)下工作(zuo)(zuo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)零件(jian)(jian),應(ying)(ying)(ying)具(ju)(ju)(ju)有(you)較(jiao)高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)疲勞性(xing)能和高(gao)(gao)(gao)溫(wen)性(xing)能。歐洲(zhou),日本不(bu)同廠家現(xian)在(zai)生(sheng)產的(de)(de)(de)(de)(de)(de)改良(liang)型H11及(ji)H13鋼(gang)(gang)都把(ba)提高(gao)(gao)(gao)壓(ya)(ya)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)用模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)具(ju)(ju)(ju)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)韌性(xing)與(yu)延展性(xing)放(fang)在(zai)了首位,我們在(zai)優選供應(ying)(ying)(ying)商的(de)(de)(de)(de)(de)(de)基礎上,博(bo)威(wei)模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)具(ju)(ju)(ju)公司配置(zhi)了沖擊(ji)(ji)試(shi)驗(yan)機、金相(xiang)分析儀(yi)以(yi)及(ji)探傷(shang)機,進(jin)行材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)控制(zhi),對(dui)(dui)熱(re)(re)(re)處理(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)效果進(jin)行確認,確保模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)具(ju)(ju)(ju)質量,延長模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)具(ju)(ju)(ju)壽(shou)命。
博威模具常用檢查手段:
(1)宏觀腐(fu)蝕檢查:主要檢查材料的多孔(kong)性、偏析、龜裂(lie)、裂(lie)紋、非金屬夾雜(za)以及表(biao)面的錘裂(lie)、接縫等。
(2)抗(kang)(kang)沖(chong)擊檢查:檢查抗(kang)(kang)裂紋(wen)擴展及(ji)延(yan)伸的能力(li),避免模具的整體(ti)開裂;
(3)壓鑄材料(liao)金(jin)相檢查(cha):檢查(cha)材料(liao)晶界(jie)上碳化物(wu)的(de)偏析、分布狀態、晶料(liao)度以及(ji)晶粒間(jian)夾雜等,顯微(wei)組織結構決(jue)(jue)定了鋼材的(de)性能而不僅僅是(shi)合金(jin)元素,金(jin)相組織越(yue)細(xi)小沖(chong)擊功越(yue)高。金(jin)相組織一(yi)(yi)方面取決(jue)(jue)于材料(liao)本身的(de)特性,另一(yi)(yi)方面取決(jue)(jue)于熱(re)處理 ;
(4)超聲波檢查材料內部質量:檢查壓鑄(zhu)模具材料內部存在缺陷和(he)大小,及時發現和(he)避免微裂紋(wen)。
壓鑄模的加工、使用、維修和保養
壓鑄模在設計過程中(zhong),應(ying)注意避免缺陷出現,必(bi)要時需跟產品設計工程師討(tao)論(lun)產品的合(he)理結(jie)構。
模(mo)具加工過程中(zhong),模(mo)板應(ying)采用足夠厚度。減低彎曲變形(xing)對(dui)模(mo)具的損害。
在加工(gong)冷卻(que)水道時,兩面(mian)加工(gong)中應特(te)別注意保證同心度;防止(zhi)連(lian)接(jie)處出現拐(guai)角,避(bi)免開(kai)裂。冷卻(que)系統的表面(mian)應當光滑,最好不(bu)留(liu)機(ji)加工(gong)痕跡。
電火花加(jia)(jia)工(gong)(gong)在模具型腔加(jia)(jia)工(gong)(gong)中(zhong)應(ying)用越(yue)來越(yue)廣(guang)泛,但加(jia)(jia)工(gong)(gong)后(hou)的型腔表(biao)面留有淬硬層(ceng),這是由于加(jia)(jia)工(gong)(gong)中(zhong),模具表(biao)面自行滲碳淬火造成的。淬硬層(ceng)厚度由加(jia)(jia)工(gong)(gong)時(shi)電流強度和頻率決(jue)定,粗加(jia)(jia)工(gong)(gong)時(shi)較(jiao)深,精加(jia)(jia)工(gong)(gong)時(shi)較(jiao)淺。無論(lun)深淺,模具表(biao)面均有極大(da)應(ying)力(li),若不清除淬硬層(ceng)或(huo)消除應(ying)力(li),則在使用過(guo)程中(zhong),模具表(biao)面就(jiu)會產生龜(gui)裂、點蝕和開裂。
消除淬硬層或去應力可用:
①用油石或研磨去除淬硬層;
②在不降低硬度的情況下,低于回火溫度下去應力,這樣可大幅度降低模腔表面應力。
模具在使用過程中應嚴格控制鑄造工藝流程,調試后的最佳參數不要隨意改動。
在工藝許可范圍內,盡量降低鋁液的澆鑄溫度、壓射速度,提高模具預熱溫度。鋁壓鑄模的預熱溫度由100-130℃提高至180-200℃,模具壽命可大幅度提高。
焊(han)(han)接(jie)修(xiu)復是模(mo)具修(xiu)復中(zhong)一(yi)種(zhong)常用(yong)手段。在焊(han)(han)接(jie)前,應先掌握所(suo)(suo)焊(han)(han)模(mo)具鋼型號,用(yong)機械加工(gong)或磨削消除(chu)表(biao)(biao)面(mian)缺陷(xian),焊(han)(han)接(jie)表(biao)(biao)面(mian)必須是干(gan)(gan)凈(jing)和(he)經(jing)烘(hong)干(gan)(gan)的。所(suo)(suo)用(yong)焊(han)(han)條應同模(mo)具鋼成分(fen)一(yi)致,也必須是干(gan)(gan)凈(jing)和(he)經(jing)烘(hong)干(gan)(gan)的。模(mo)具與焊(han)(han)條一(yi)起預(yu)熱(H13為450℃),待表(biao)(biao)面(mian)與心(xin)部(bu)溫(wen)度(du)一(yi)致后,在保(bao)護氣下焊(han)(han)接(jie)修(xiu)復。
在焊(han)接(jie)(jie)過程(cheng)中,當溫(wen)度低于260℃時,要重新加(jia)熱(re)。焊(han)接(jie)(jie)后(hou),當模具(ju)冷卻至(zhi)(zhi)手(shou)可(ke)觸摸,再加(jia)熱(re)至(zhi)(zhi)475℃,按25mm/h保溫(wen)。最后(hou)于靜止的(de)(de)(de)(de)空氣中完全(quan)冷卻,再進(jin)(jin)行型腔的(de)(de)(de)(de)修整(zheng)和精(jing)加(jia)工。模具(ju)焊(han)后(hou)進(jin)(jin)行加(jia)熱(re)回火(huo),是焊(han)接(jie)(jie)修復(fu)中重要的(de)(de)(de)(de)一環,即消除(chu)焊(han)接(jie)(jie)應力以及對焊(han)接(jie)(jie)時被加(jia)熱(re)淬火(huo)的(de)(de)(de)(de)焊(han)層下面的(de)(de)(de)(de)薄層進(jin)(jin)行回火(huo)。
模(mo)(mo)(mo)(mo)具(ju)使(shi)用(yong)(yong)一段時間后(hou)(hou),由(you)于壓(ya)射速(su)度過高和(he)長時間使(shi)用(yong)(yong),型(xing)(xing)(xing)(xing)腔(qiang)(qiang)和(he)型(xing)(xing)(xing)(xing)芯(xin)上(shang)會有沉積(ji)物。這(zhe)些(xie)沉積(ji)物是由(you)脫模(mo)(mo)(mo)(mo)劑、冷卻(que)液的雜質和(he)少(shao)量壓(ya)鑄(zhu)金屬在高溫(wen)高壓(ya)下結合而成。這(zhe)些(xie)沉積(ji)物相當(dang)硬,并(bing)與(yu)型(xing)(xing)(xing)(xing)芯(xin)和(he)型(xing)(xing)(xing)(xing)腔(qiang)(qiang)表面(mian)粘附牢固,很難清(qing)除(chu)(chu)(chu)。在清(qing)除(chu)(chu)(chu)沉積(ji)物時,不(bu)能用(yong)(yong)噴(pen)燈加熱清(qing)除(chu)(chu)(chu),這(zhe)可能導(dao)致(zhi)模(mo)(mo)(mo)(mo)具(ju)表面(mian)局部熱點或脫碳點的產生(sheng),從而成為(wei)熱裂的發(fa)源地(di)。應(ying)(ying)采用(yong)(yong)研磨或機械(xie)去除(chu)(chu)(chu),但不(bu)得傷及(ji)其它型(xing)(xing)(xing)(xing)面(mian),造成尺寸變化。 經常保養(yang)可以使(shi)模(mo)(mo)(mo)(mo)具(ju)保持良(liang)好的使(shi)用(yong)(yong)狀態。新模(mo)(mo)(mo)(mo)具(ju)在試模(mo)(mo)(mo)(mo)后(hou)(hou),無論試模(mo)(mo)(mo)(mo)合格(ge)與(yu)否,均(jun)應(ying)(ying)在模(mo)(mo)(mo)(mo)具(ju)未(wei)冷卻(que)至室溫(wen)的情(qing)況下,進(jin)行(xing)去應(ying)(ying)力回(hui)火(huo)。當(dang)新模(mo)(mo)(mo)(mo)具(ju)使(shi)用(yong)(yong)到(dao)設計壽命的1/6-1/8時,即鋁壓(ya)鑄(zhu)模(mo)(mo)(mo)(mo)10000模(mo)(mo)(mo)(mo)次(ci)(ci),鎂(mei)、鋅壓(ya)鑄(zhu)模(mo)(mo)(mo)(mo)5000模(mo)(mo)(mo)(mo)次(ci)(ci),銅(tong)壓(ya)鑄(zhu)模(mo)(mo)(mo)(mo)800模(mo)(mo)(mo)(mo)次(ci)(ci),應(ying)(ying)對模(mo)(mo)(mo)(mo)具(ju)型(xing)(xing)(xing)(xing)腔(qiang)(qiang)及(ji)模(mo)(mo)(mo)(mo)架(jia)進(jin)行(xing)450-480℃回(hui)火(huo),并(bing)對型(xing)(xing)(xing)(xing)腔(qiang)(qiang)拋(pao)光(guang)和(he)氮(dan)化,以消除(chu)(chu)(chu)內(nei)應(ying)(ying)力和(he)型(xing)(xing)(xing)(xing)腔(qiang)(qiang)表面(mian)的輕微裂紋(wen)。以后(hou)(hou)每12000-15000模(mo)(mo)(mo)(mo)次(ci)(ci)進(jin)行(xing)同樣(yang)保養(yang)。當(dang)模(mo)(mo)(mo)(mo)具(ju)使(shi)用(yong)(yong)50000模(mo)(mo)(mo)(mo)次(ci)(ci)后(hou)(hou),可每25000-30000模(mo)(mo)(mo)(mo)次(ci)(ci)進(jin)行(xing)一次(ci)(ci)保養(yang)。采用(yong)(yong)上(shang)述方(fang)法,可明顯減(jian)緩由(you)于熱應(ying)(ying)力導(dao)致(zhi)龜裂的產生(sheng)速(su)度和(he)時間。
在(zai)沖蝕和(he)龜裂較嚴重的(de)情況下,可對模具表(biao)面進行滲氮(dan)(dan)處(chu)理,以提高(gao)模具表(biao)面的(de)硬度和(he)耐磨性。但滲氮(dan)(dan)基體(ti)的(de)硬度應在(zai)35-43HRC,低于35HRC時氮(dan)(dan)化層(ceng)不能牢固與基體(ti)結合(he),使用一(yi)段時間后會大(da)片脫(tuo)落;高(gao)于43HRC,則易引起型(xing)腔表(biao)面凸起部位的(de)斷裂。滲氮(dan)(dan)時,滲氮(dan)(dan)層(ceng)厚度不應超(chao)過0.15mm,過厚會于分型(xing)面和(he)尖銳邊角處(chu)發生脫(tuo)落。
熱處理
熱處理的正確與否直接關系到模具使用壽命。由于熱處理過程及工藝規程不正確,引起模具變形、開裂而報廢,以及熱處理的殘余應力導致模具在使用中失效的約占模具失效比重的一半左右。
壓鑄模(mo)型腔均由(you)優(you)質合金鋼制成(cheng),這些(xie)材料價格較高,再(zai)加(jia)上加(jia)工費用,成(cheng)本是(shi)較高的。如果由(you)于熱(re)處(chu)(chu)理不(bu)當或熱(re)處(chu)(chu)理質量(liang)不(bu)高,導致報廢(fei)或壽命達不(bu)到設計要求(qiu),經(jing)濟損失大。
在熱處理時應注意以下幾點:
(1)鍛件在未冷至室溫時,進行球化退火。
(2)粗加工后、精加工前,增設調質處理。為防止硬度過高,造成加工困難,硬度限制在25-2HRC,并于精加工前,安排去應力回火。
(3)淬火時注意鋼的臨界點Ac1和Ac3及保溫時間,防止奧氏體粗化。回火時按20mm/h保溫,回火次數一般為3次,在有滲氮時,可省略第3次回火。
(4)熱處理時,應注意型腔表面的脫碳與增碳。脫碳會迅速引起損傷、高密度裂紋;增碳會降低冷熱疲勞抗力。
(5)氮化時,應注意氮化表面不應有油污。經清洗的表面不允許用手直接觸摸,應戴手套,以防止氮化表面沾有油污導致氮化層不勻。
(6)兩道熱處理工序之間,當上一道溫度降至手可觸摸,即進行下道,不可冷至室溫。