探究压铸模失效主因，提高压铸模具使用寿命

2017-02-23

提高压铸(zhu)模具(ju)使用寿(shou)命的方法

压铸(zhu)模(mo)(mo)(mo)由于(yu)生产周期长、投资大(da)、制(zhi)造精(jing)度高(gao)，故造价高(gao)，因此希望模(mo)(mo)(mo)具有较高(gao)的使用寿命(ming)。但由于(yu)材料、机械加工(gong)等一系列内外因素的影响(xiang)，导致模(mo)(mo)(mo)具过早失效而报废，造成极大(da)的浪费(fei)。

压(ya)铸模失效形式主(zhu)要有：尖角、拐角处开裂(lie)、劈裂(lie)、热裂(lie)纹（龟裂(lie)）、磨(mo)损(sun)、冲蚀等。造成压(ya)铸模失效的主(zhu)要原因有：材料自身存在的缺陷、加(jia)工、使用、维修以及热处理的问题。

一、材料(liao)自身存在的缺陷

众(zhong)所周知，压铸(zhu)模(mo)(mo)的(de)(de)(de)使用条件极为恶劣(lie)。以铝压铸(zhu)模(mo)(mo)为例(li)，铝的(de)(de)(de)熔点(dian)为580-740℃，使用时，铝液温(wen)度(du)控制在650-720℃。在不对模(mo)(mo)具预热的(de)(de)(de)情况下(xia)压铸(zhu)，型(xing)腔表(biao)面温(wen)度(du)由室温(wen)直升至(zhi)液温(wen)，型(xing)腔表(biao)面承受(shou)极大的(de)(de)(de)拉应力。开模(mo)(mo)顶件时，型(xing)腔表(biao)面承受(shou)极大的(de)(de)(de)压应力。数千次(ci)的(de)(de)(de)压铸(zhu)后，模(mo)(mo)具表(biao)面便产生(sheng)龟裂等缺陷(xian)。

由此(ci)可见，压(ya)铸(zhu)使用(yong)条件属急(ji)热(re)急(ji)冷(leng)(leng)。模具(ju)材(cai)料(liao)应选用(yong)冷(leng)(leng)热(re)疲劳抗(kang)(kang)力、断(duan)裂(lie)(lie)韧性(xing)(xing)、热(re)稳定性(xing)(xing)高(gao)(gao)的(de)(de)热(re)作模具(ju)钢(gang)(gang)。H13(4Cr5MoV1Si)是(shi)目(mu)前(qian)应用(yong)较广(guang)泛的(de)(de)材(cai)料(liao)，据介绍，国外80%的(de)(de)型腔均采用(yong)H13，现在国内(nei)仍大(da)量(liang)使用(yong)3Cr2W8V,但3Cr2W8VT_艺(yi)性(xing)(xing)能不(bu)好(hao)，导(dao)热(re)性(xing)(xing)很差，线膨(peng)胀系数高(gao)(gao)，工作中(zhong)产(chan)生(sheng)很大(da)热(re)应力，导(dao)致(zhi)模具(ju)产(chan)生(sheng)龟裂(lie)(lie)甚至破裂(lie)(lie)，并且加热(re)时(shi)易(yi)脱碳，降低模具(ju)抗(kang)(kang)磨(mo)损(sun)性(xing)(xing)能，因(yin)此(ci)属于(yu)淘汰钢(gang)(gang)种。马氏体时(shi)效(xiao)钢(gang)(gang)适用(yong)于(yu)耐(nai)热(re)裂(lie)(lie)而对(dui)耐(nai)磨(mo)性(xing)(xing)和(he)耐(nai)蚀性(xing)(xing)要求不(bu)高(gao)(gao)的(de)(de)模具(ju)。钨钼等耐(nai)热(re)合(he)金仅限于(yu)热(re)裂(lie)(lie)和(he)腐蚀较严重的(de)(de)小型镶块，虽然这(zhei)些(xie)合(he)金即(ji)脆又有(you)(you)(you)缺(que)口敏感性(xing)(xing)，但其优(you)点是(shi)有(you)(you)(you)良(liang)好(hao)的(de)(de)导(dao)热(re)性(xing)(xing)，对(dui)需要冷(leng)(leng)却而又不(bu)能设(she)置(zhi)水道的(de)(de)厚压(ya)铸(zhu)件压(ya)铸(zhu)模有(you)(you)(you)良(liang)好(hao)的(de)(de)适应性(xing)(xing)。因(yin)此(ci)，在合(he)理(li)的(de)(de)热(re)处理(li)与生(sheng)产(chan)管理(li)下(xia)，H13仍具(ju)有(you)(you)(you)满意的(de)(de)使用(yong)性(xing)(xing)能。

制造压(ya)铸模的(de)材(cai)料(liao)，无(wu)论从哪一方(fang)面都应(ying)符合设计(ji)要求(qiu)，保(bao)证(zheng)压(ya)铸模在(zai)其正常(chang)的(de)使用条件下达到设计(ji)使用寿(shou)命。因(yin)此(ci)，在(zai)投入(ru)生产(chan)之(zhi)前，应(ying)对材(cai)料(liao)进(jin)行一系列检(jian)查(cha)，以防带缺陷(xian)材(cai)料(liao)，造成(cheng)模具早期报(bao)废和加工(gong)费用的(de)浪费。常(chang)用检(jian)查(cha)手段(duan)有宏观腐蚀检(jian)查(cha)、金相检(jian)查(cha)、超声波检(jian)查(cha)。

（1）宏观(guan)腐(fu)蚀(shi)检查。主要检查材(cai)料的(de)多孔性、偏析、龟(gui)裂、裂纹、非金属夹杂以及表面(mian)的(de)锤裂、接(jie)缝。

（2）金相检(jian)查。主(zhu)要检(jian)查材料晶(jing)界上碳化物的偏(pian)析、分布(bu)状态、晶(jing)料度以及晶(jing)粒(li)间夹(jia)杂等。

（3）超声波检(jian)查(cha)。主要检(jian)查(cha)材料内部的(de)缺陷和大(da)小。

二、压铸(zhu)模的加(jia)工、使用、维修和保养

模具(ju)(ju)设计手册(ce)中已详细介绍了压铸(zhu)模设计中应(ying)(ying)注意的(de)问(wen)题，但在确定压射速(su)(su)度(du)时(shi)，最大速(su)(su)度(du)应(ying)(ying)不(bu)超过100m/S。速(su)(su)度(du)太高，促使(shi)模具(ju)(ju)腐蚀(shi)及型腔和型芯上沉积物增多(duo)；但过低易(yi)使(shi)铸(zhu)件(jian)产生(sheng)缺陷。因此对于镁、铝、锌相应(ying)(ying)的(de)最低压射速(su)(su)度(du)为27、18、12m/s，铸(zhu)铝的(de)最大压射速(su)(su)度(du)不(bu)应(ying)(ying)超过53m/s，平均压射速(su)(su)度(du)为43m/s。

在加(jia)工(gong)过程中，较厚(hou)(hou)的(de)模板(ban)不能(neng)用叠(die)(die)加(jia)的(de)方法(fa)保证其厚(hou)(hou)度。因为钢板(ban)厚(hou)(hou)1倍(bei)，弯(wan)曲变形量减少85%，叠(die)(die)层只能(neng)起叠(die)(die)加(jia)作(zuo)用。厚(hou)(hou)度与单板(ban)相(xiang)同(tong)的(de)2块板(ban)弯(wan)曲变形量是单板(ban)的(de)4倍(bei)。另(ling)外在加(jia)工(gong)冷却水道时，两(liang)面加(jia)工(gong)中应(ying)特别注(zhu)意保证同(tong)心度。如果(guo)头部拐角(jiao)，又(you)不相(xiang)互同(tong)心，那么在使用过程中，连(lian)接的(de)拐角(jiao)处就会(hui)开(kai)裂。冷却系(xi)统的(de)表面应(ying)当(dang)光滑，最(zui)好不留(liu)机加(jia)工(gong)痕迹。

电火(huo)花加工在(zai)模(mo)(mo)具(ju)型(xing)(xing)腔加工中应(ying)(ying)用越来越广泛(fan)，但(dan)加工后的(de)型(xing)(xing)腔表(biao)面(mian)(mian)(mian)留有淬(cui)硬层。这(zhei)是由于(yu)加工中，模(mo)(mo)具(ju)表(biao)面(mian)(mian)(mian)自行渗碳淬(cui)火(huo)造成的(de)。淬(cui)硬层厚(hou)度由加工时电流强度和频率决定，粗加工时较深，精加工时较浅。无(wu)论深浅，模(mo)(mo)具(ju)表(biao)面(mian)(mian)(mian)均有极大应(ying)(ying)力。若(ruo)不清除(chu)淬(cui)硬层或(huo)消除(chu)应(ying)(ying)力，在(zai)使用过程中，模(mo)(mo)具(ju)表(biao)面(mian)(mian)(mian)就(jiu)会产(chan)生龟裂、点蚀和开裂。消除(chu)淬(cui)硬层或(huo)去应(ying)(ying)力可用：①用油石或(huo)研磨(mo)去除(chu)淬(cui)硬层；②在(zai)不降低(di)(di)硬度的(de)情(qing)况(kuang)下(xia)，低(di)(di)于(yu)回火(huo)温度下(xia)去应(ying)(ying)力，这(zhei)样可大幅度降低(di)(di)模(mo)(mo)腔表(biao)面(mian)(mian)(mian)应(ying)(ying)力。

模(mo)具(ju)在(zai)使(shi)用(yong)过程中应严格控(kong)制铸造工艺(yi)流程。在(zai)工艺(yi)许(xu)可范围内，尽(jin)量降低铝液(ye)的烧(shao)铸温度，压射速(su)度，提高(gao)模(mo)具(ju)预(yu)热温度。铝压铸模(mo)的预(yu)热温度由(you)100~130℃提高(gao)至180~200℃，模(mo)具(ju)寿命(ming)可大(da)幅度提高(gao)。