提高壓鑄模具壽命的措施

提高壓鑄模具壽命的措施致使壓鑄模失效的主要原因是：①熱脹冷縮的交變應(yīng)力，長期頻繁的反復(fù)循環(huán)，在模具外表出現(xiàn)熱疲勞龜裂紋;②由于熱應(yīng)力及機械應(yīng)力引起的模具整體開裂、破損;③在壓射力和熱應(yīng)力的作用下，模具會在強度最薄弱處萌生裂紋，使型腔碎裂;④化學(xué)腐蝕、機械磨損、沖刷侵蝕、熔損侵蝕造成的模具侵蝕;⑤受到鎖模、插芯壓力和充填壓力作用使模具產(chǎn)生的塑性變形。這些模具失效缺陷出現(xiàn)的原因是復(fù)雜多樣的，下邊從實際應(yīng)用方面探討一些提高壓鑄模具壽命的措施。為提高熱沖擊韌度，目前常用的H13為：優(yōu)級鋼S0.005%;超級H13鋼要求S0.003%;P0.015%。鋼的晶界無共晶碳化物夾雜，大塊狀的共晶碳化物和雜質(zhì)強度極小，不能抵抗熱疲勞，降低了鋼材的塑性，是龜裂發(fā)生的起源點。要使用電渣重熔爐的精煉鋼，它不僅純潔度高，還具有組織致密、優(yōu)良的熱疲勞抗力、抗熱裂性好、優(yōu)良的韌性及塑性，優(yōu)良的拋光性、較好的異向同性等性能。鋼材的均一性要求材料的組織要均勻，鋼坯具備任意方向力學(xué)性能同性，不要有縱、橫、深方向的性能差異。正確選用模具材料，采用高強度合金材料可以提高模具使用壽命。優(yōu)選用瑞典8407、德國2344、美國H13(4Gr5MoVlSi)、日本SKD61材料。日本日立的DAC55、ZHD435在高硬度時有很好的韌性及抗高溫強度，模具壽命也很高。采用不同的熱處理工藝會使壓鑄模品質(zhì)性能不一樣。H13模具鋼的熱處理工藝和熱處理后的金相組織應(yīng)參照北美壓鑄學(xué)會(NADCA207—xx)的規(guī)定。建議由模具鋼材生產(chǎn)商負(fù)責(zé)模具的熱處理，防止因為材料和熱處理的廠家不同而引起品質(zhì)不同。H131020～1050℃，成的模具龜裂。但要注意鋼的臨界點Acl和Ac33次回火，特別注意回火的效果，如果還要進(jìn)展氮化處理，可以減少一次回火處理。模具加工時產(chǎn)生的切削應(yīng)力、電火花放電變質(zhì)層的應(yīng)力、和壓鑄時產(chǎn)生的熱疲勞應(yīng)力，可以通過退火來減輕或消除。模具應(yīng)定期退火處理消除應(yīng)力：第一次去應(yīng)力退火應(yīng)安排在淬火之前(退火溫度700～750℃)，第二次去應(yīng)力退火應(yīng)安排在試模合格后的量產(chǎn)之前，再在壓鑄1萬模、3萬模時各退火處理一次，氮化一次可以代替一次退火處理。對H13鋼退火消除應(yīng)力的溫度比淬火時最后一次回火的溫度低20～40℃，保溫時間為1.0～1.5h。(HRC)，美國AISIH13ESR(HRC47～52;中、46～48;尺寸大的鋁、鎂合金鑄件和比(HRC44~46。日立的DAC55、ZHD435及一勝百的DIEVAR(HRC)可以比H132～4。對壓鑄模的型腔外表容易出現(xiàn)粘模的部位和所有的型芯，應(yīng)選用氮化、碳氮共滲等外表強化處理，以減少粘?；蚯治g。目前使用日本的KANUC處理的比擬多。如需氮化，型面的氮化層總深度應(yīng)低0.2～0.3mm0.04～0.08mm應(yīng)無化合物白亮層，防止過厚的白亮層碎裂后引起模具龜裂。對容1～2萬模進(jìn)展一次氮化等外表處8～10萬模次之后，由于硬度降低容易出現(xiàn)粘模時，也可以進(jìn)展氮化處理。每次退火和氮化之前、后都要對模具外表進(jìn)展拋光處理。為防止模具型腔在量產(chǎn)之前出現(xiàn)氧化銹蝕，在試模530～560℃1.5～2.0h的預(yù)氧化熱處理。壓鑄件壁厚應(yīng)盡量均勻(一般小件厚度為2.5±1mm，中件厚度3.0±1mm，4.0±1mm)，減小應(yīng)力集中，可使用筋條構(gòu)造消除鑄件形成的熱節(jié)。過厚的壓鑄件內(nèi)部組織晶粒粗大，會形成氣孔、縮松、氧化、內(nèi)部裂紋，并伴隨有應(yīng)力源產(chǎn)生，以致其強度和耐用性能會低于加強筋輔助構(gòu)造形成的產(chǎn)品。近的另一孔的間隔不要太小，并且鑲拼孔的內(nèi)角要有較大的圓倒角，以免成為模具早期龜裂的薄弱部位。提高模具設(shè)計剛性，要分析模具型腔各個部位的受力情況。型腔受到的力有合金液充填時的壓力、脹型力、沖擊力，還有脫模時的拉力、摩擦力，溫度上下變化產(chǎn)生的熱應(yīng)力，開合模、抽插芯時受到的壓力、拉力、預(yù)緊力等。設(shè)計時要使模具中各組件、各部位因素。為了較好的預(yù)防模具出現(xiàn)整體變形。正確設(shè)計模具型腔的受力中心位置，使其盡量靠近壓鑄機的受力中心。動模背后的兩個墊塊要盡量支撐在模具的型腔鑲塊上，不要只支撐在型腔鑲塊外的套板上;動模背后中間的支撐柱或支撐塊的支撐面積要足夠大，否那么會使支撐塊的端面(甚至使壓鑄機的模具安裝板面)，容易被壓變形而失去支撐的效果。模具上有凹角的部位容易產(chǎn)生應(yīng)力集中。產(chǎn)品轉(zhuǎn)角處盡量要有較大的過渡圓角，防止出現(xiàn)窄而深的凹角、凹槽。鋁、鎂合金壓鑄模具的型腔轉(zhuǎn)角半徑應(yīng)大于1.0mm，外表粗糙度要小，防止圓角處早期開裂。在內(nèi)澆口附近，盡量加大圓角半徑，能夠較好的延緩模具早期龜裂紋的出現(xiàn)。合理選用鑲塊、活動滑塊組合構(gòu)造，防止模塊上出現(xiàn)較銳的尖角;并使鑲拼接觸密封面的結(jié)合面積要比擬大，要使滑塊出現(xiàn)退讓時，也不會出現(xiàn)鋁水從密封面竄入到滑塊的導(dǎo)滑槽里;為防止運動卡滯，滑塊的側(cè)面使用斜面配合。正確設(shè)計澆注系統(tǒng)，設(shè)計內(nèi)澆口的位置和充填流向時，盡量防止高速充填的鋁水正面噴射沖擊到型壁或型芯。設(shè)計內(nèi)澆口截面大小時，如果選用的壓射充填速度太高，有大量的動能減速后轉(zhuǎn)變成熱能傳遞到模具上，使模具溫度升高，促使模具出現(xiàn)粘模、龜裂、沖蝕缺陷。壓鑄鋁水的最大充填速度不應(yīng)超過56m/s，充填速度以≤46m/s為好。設(shè)計內(nèi)澆口的厚度時，在保證產(chǎn)品外表品質(zhì)的情況下，還是選用厚而大一點的內(nèi)澆口為好，這樣可以增加流量，又不增加對模具的沖擊力。要正確選擇各組件的配合公差和外表粗糙度，因模具受熱不均勻和膨脹不均勻，會使配合公差產(chǎn)生變化，會使部件運動失靈而導(dǎo)致模具外表損傷，也會使動、定模套板之間的合模間隙增加，引起飛邊和飛料。為防止飛料，在分型面上，動、定模型腔鑲塊平面應(yīng)0～0.080mm0.030～0.100mm范圍內(nèi)。在0.12～0.15mm，它一定要包括合模后動、定模套板的間隙。只有這樣才能防止飛邊、飛料和粘模。盡量讓套板各部位的分型面與模塊的分型面一致，從模塊到套板一樣平齊，減少分型面的臺階，便于排氣和防止飛邊粘模。盡量不要在內(nèi)澆口附近的型腔平面上設(shè)置產(chǎn)品的字樣、標(biāo)記和頂桿。這些都會引起模具過早的龜裂，也會使字樣標(biāo)記過早的變得不清晰。盡量利用-Q2圖，使模具能夠很好的與壓鑄機進(jìn)展匹配，提高產(chǎn)品的合格率和生產(chǎn)效率，延長模具的使用壽命。為了能夠調(diào)控模具溫度，防止模具變形和龜裂，一定要給模具(6～12)mm3～12)mm冷卻孔，通水進(jìn)展冷卻，通熱油進(jìn)展加熱。在沒有模溫機的壓鑄廠，也可以使用電加熱管(要控制發(fā)熱溫度≤400℃)和測溫儀置λ預(yù)熱模具。在型腔模塊的反面，加工出(6～8)mm的孔，此孔要間隔型腔外表(25±5)mm，要間隔冷卻水或加熱油通道在50mm以上，插入熱電偶連接在壓鑄機的測溫儀器上。在模具的橫澆道、分支澆道、內(nèi)澆口附近，在鑄件厚壁處的型腔、型芯等模具吸收熱量比擬多的部位要通水冷卻。對薄壁處的型腔，對遠(yuǎn)離內(nèi)澆口的滑塊抽芯，和模具型腔的一些吸收熱量少、散熱快的部位，要設(shè)計用熱油或用電加熱管加熱模具。一般通入的熱200～350℃轉(zhuǎn)角要有足夠的間隔，以防止這些部位的型面出現(xiàn)早期龜裂或開裂。模具每個進(jìn)水管接頭要有開關(guān)，能控制冷卻水的流量，以便調(diào)節(jié)模具各部位的溫度。冷卻水管道里出現(xiàn)的銹蝕和集垢，會影響模具的冷卻效果，要及時去除。模具外接的管道和接頭建議使用銅材和不銹鋼材質(zhì)，以防生銹后堵塞管道。模具制造的尺寸精度和配合精度要高，密封接觸的配合面，必須密封配合，密封接觸的面積要大，防止鋁液鉆入。盡量防止人為因素造成的燒焊修補處理，因模具燒焊修補過的部位，很容易出現(xiàn)龜裂。電脈沖放電加工后的型腔外表會產(chǎn)生出一個變質(zhì)層，這一層的化學(xué)成分、金相組織、力學(xué)性能(強度、硬度、韌性)等都發(fā)生了改變，變質(zhì)層又硬又脆，并有應(yīng)力和大量的微裂紋，會引起模具早期龜裂;電脈沖或線切割放電精細(xì)加工時，應(yīng)盡量采用低的電流及高的頻率，以減小模具外表的過燒深度。使用好的電火花專用油液，可以起到?jīng)_洗、冷卻、潤滑、絕緣、防電離和減輕變質(zhì)層的作用。放電時浸油比沖油能更好地減輕變質(zhì)層。無論變質(zhì)層深淺，它在模過程中，模具外表就會較早的產(chǎn)生龜裂、沖蝕和開裂。模具型腔精加工時，走刀量要小，不要留下刀痕，必要時需留下打磨拋光的余量。模具型腔的所有外表，即使沒有留下加工刀痕的外表，都要進(jìn)展一次打磨拋光，用以消除刀具加工或放電加工產(chǎn)生的硬化層和白亮層。但要注意，打磨時不要讓模具部分過熱，以防燒傷模具外表和降低模具的硬度。消除硬化層、白亮層和去除應(yīng)方法既可以去除外表熔化凝固層，消除剩余拉應(yīng)力，還可以形成壓火也可大幅度降低模具的外表應(yīng)力。模具型腔外表拋光時，粗糙度要以產(chǎn)品而定：①薄壁、外表要求光亮的產(chǎn)品外表位置，型腔外表要適當(dāng)拋光，外表粗糙度Ra0.2～0.4μm;②厚壁、外表要求一般的產(chǎn)品外表處，型腔外表可拋光，外表粗糙度Ra0.4～0.8μm;③磨，模具外表打磨過的痕跡，不要有明顯的打磨方向。增加壓鑄鋁合金中的鐵含量，可以有效地減輕粘模程度，一般要求鋁合金的鐵含量≤1.5%，實際生產(chǎn)中鋁水的鐵含量控制在0.65%～0.90%范圍內(nèi)為好。在壓鑄過程中鋁液溫度波動應(yīng)在±10℃之內(nèi)，ADCl2660℃，10℃，這樣可以消除季節(jié)性的缺陷。模具內(nèi)澆口附近容易龜裂、侵蝕，遠(yuǎn)離內(nèi)澆口的部位不容易龜裂、侵蝕，這主要是因為在內(nèi)澆口附近，高溫的鋁水傳遞給模具的熱量比擬多，致使模具溫度比擬高。所以在不影響產(chǎn)品品質(zhì)的前提下，應(yīng)盡量降低鋁水的澆注溫度。在滿足成形情形下，盡量使用比擬低的低速壓射速度和高速壓射速度。充填速度過高會造成粘模、沖蝕、龜裂;當(dāng)?shù)退賶荷渌俣容^高使金屬液包裹較多的氣體時，氣體在高速壓射進(jìn)入型腔中的低壓區(qū)會膨脹，氣體膨脹產(chǎn)生爆破，氣體帶動鋁液以很高的速度沖擊、侵蝕型腔外表，造成型腔外表氣蝕缺損(這種氣蝕在溢流槽澆口處也會出現(xiàn))，被氣蝕的外表也會有裂紋產(chǎn)生。在滿足成形良好的條件下，盡可能選用較小的壓力?？梢杂^察殼形和圓形產(chǎn)品，在模具壓鑄幾萬模之后，在產(chǎn)品同一部位的外外表比內(nèi)外表龜裂紋大出很多，這說明在相同的條件之下，模具受到鋁液包裹擠壓與膨脹拉伸的力量方向不同，致使模具出現(xiàn)龜裂的缺陷大小相差很大;特別是在模具型腔的凹角處，拉伸和熱應(yīng)力都會集中在這里，凹角處會過早的出現(xiàn)龜裂和開裂裂紋;而在模具的凸角和型芯外表受到擠壓和熱沖擊力，雖然會出現(xiàn)粘模，但出現(xiàn)應(yīng)力集中情況很小，模具不容易出現(xiàn)龜裂?？梢婁X液壓力的大小和受力方向?qū)δ＞啐斄训挠绊懯呛艽蟮模袝r為了配套不容易出現(xiàn)龜裂模塊的壽命，可以采用比擬好的模具材料或熱處理的方法，來提高容易龜裂模塊的壽命。100℃610℃，200℃上升到610℃200℃680℃，200℃上610℃500℃6s3s也是更容易引起龜裂，所以一定要使模具承受的溫度低、溫差變化2～3s合金液溫度的40%～45%，即鋁合金模具溫度應(yīng)小于320℃，以200～280℃為好。合模時模具外表的溫度應(yīng)不低于合金澆注溫度的20%，一般以130～210℃為好。180～300℃澆注壓射來預(yù)熱模具，能延緩模具外表龜裂紋的出現(xiàn)。因為用鋁液直接澆注壓射來預(yù)熱模具，模具外表承受到的溫度差比擬大。模具10～20模鑄件，要使用低速壓射，以減小鋁液與模具接觸的嚴(yán)密程度，降低熱量傳遞給模具的速度，到達(dá)緩慢加熱的目的。壓鑄操作時均勻噴涂脫模劑，可以減輕鋁液對模具的粘模和磨損。為了防止脫模劑對模具激冷，冬天對水基脫模劑要預(yù)熱到20～30℃為好。噴脫模劑要形成霧狀，噴嘴應(yīng)距型面(20±10)cm，斜向模面角度15°±5°的效果最好。不可噴涂過多脫模劑，噴涂時間控制在0.5～2.5s之間;制止噴灑、澆灌式的噴涂，以防對模具外表急速的激冷?？梢圆捎脛印⒍掖谓粨Q噴涂的方法，以減小激冷的速度。另外，鑄件頂出后，要在頂桿頭部噴涂上涂料得到潤滑之后再退回，以防頂桿運動卡滯。0.5～1.5mm泡和發(fā)黑。6個壓板螺栓，如43栓受力嚴(yán)重失衡，螺栓就會很快被拉變形或拉斷，甚至?xí)霈F(xiàn)模具被拉而掉下來的事故。壓鑄過程中，要及時打磨拋光模具型腔的粘模痕跡，但要注意不要用硬的工具鑿傷或敲傷模具。當(dāng)模具型腔外表粗糙度變大后，要進(jìn)展很好的拋光處理。當(dāng)產(chǎn)品全部或部分粘模在模具型腔里時，要由有經(jīng)歷的模具修理人員來處理，以防壓鑄工處理時損壞模具。每班給模具滑塊、導(dǎo)柱、頂桿涂一次潤滑油，每班檢查疏通模具的冷卻水通道，使其暢通和密封。每班觀察模具的分型面和滑塊的密封配合情況，對模具的飛邊和披縫一定要早發(fā)現(xiàn)、早修理，以防其致使模具出現(xiàn)嚴(yán)重的壓傷、凹陷、變形及飛料的缺陷。當(dāng)模具停產(chǎn)不使用時，最好在壓鑄最后一模之后，不要給模具再噴刷涂料，如果已經(jīng)噴涂了涂料，也要用壓縮空氣吹干凈模具外表和深腔里的殘留水分，以防模具生銹。每批生產(chǎn)完成后，或在每生產(chǎn)一萬模時，要對模具進(jìn)展維護(hù)保養(yǎng)。每次保養(yǎng)時，需涂紅丹粉檢查模具的變形和密封配合情況，消除間隙防止飛料，消除模塊或滑塊受力不均衡，防止模塊壓壞、爆裂。保養(yǎng)后要給模具型腔、抽芯滑塊、頂桿、導(dǎo)柱，分型面等涂防銹油。模具已經(jīng)出現(xiàn)小范圍的沖蝕、掉塊、缺損、裂紋缺陷后，在不能做成鑲件更換時，只有給模具用氬弧焊修補。為有效地防止壓鑄模具焊補后容易出現(xiàn)龜裂，焊補時首先要選用模具鋼材制造廠家指定使用的氬弧焊焊條，并注意區(qū)分在模具淬火處理前后使用的焊條規(guī)格有可能不一樣。對模具進(jìn)展氬弧焊之前，先要把模具龜裂等缺陷修磨掉呈現(xiàn)出金屬基體，使用電熱爐預(yù)熱模塊到達(dá)300～450