探究压铸模失效主因，提高压铸模具使用寿命

2017-02-23

提高压铸模(mo)具(ju)使用寿命的方法

压铸模(mo)由于生产(chan)周期长、投资大、制造(zao)精(jing)度高，故造(zao)价高，因此希望模(mo)具有较高的(de)使用寿命。但由于材(cai)料(liao)、机械加工等一(yi)系列内外因素(su)的(de)影响，导致模(mo)具过早失效而报废，造(zao)成极大的(de)浪(lang)费。

压(ya)铸模失(shi)(shi)效(xiao)形式主要有(you)(you)：尖角(jiao)(jiao)、拐(guai)角(jiao)(jiao)处开裂、劈裂、热裂纹（龟裂）、磨损、冲蚀等。造成(cheng)压(ya)铸模失(shi)(shi)效(xiao)的(de)主要原因有(you)(you)：材料自身存在的(de)缺陷、加工、使用、维修以及热处理的(de)问题(ti)。

一、材料自身存在的缺陷

众所(suo)周知，压(ya)(ya)铸(zhu)模(mo)的(de)使(shi)用条件(jian)极(ji)为恶劣。以铝(lv)压(ya)(ya)铸(zhu)模(mo)为例，铝(lv)的(de)熔(rong)点(dian)为580-740℃，使(shi)用时，铝(lv)液温度控制(zhi)在(zai)650-720℃。在(zai)不对模(mo)具预热的(de)情况下压(ya)(ya)铸(zhu)，型腔(qiang)(qiang)表(biao)面(mian)温度由室温直(zhi)升(sheng)至液温，型腔(qiang)(qiang)表(biao)面(mian)承(cheng)受极(ji)大(da)的(de)拉(la)应力(li)。开模(mo)顶(ding)件(jian)时，型腔(qiang)(qiang)表(biao)面(mian)承(cheng)受极(ji)大(da)的(de)压(ya)(ya)应力(li)。数千次的(de)压(ya)(ya)铸(zhu)后(hou)，模(mo)具表(biao)面(mian)便产(chan)生龟裂等(deng)缺陷。

由此(ci)可见，压铸(zhu)使(shi)(shi)用(yong)条(tiao)件(jian)(jian)属急(ji)热(re)(re)(re)(re)急(ji)冷(leng)。模(mo)具材料(liao)应(ying)选(xuan)用(yong)冷(leng)热(re)(re)(re)(re)疲劳抗力(li)、断裂(lie)韧性(xing)(xing)(xing)(xing)、热(re)(re)(re)(re)稳定性(xing)(xing)(xing)(xing)高(gao)的(de)(de)热(re)(re)(re)(re)作(zuo)模(mo)具钢。H13(4Cr5MoV1Si)是(shi)目前(qian)应(ying)用(yong)较广泛的(de)(de)材料(liao)，据介(jie)绍，国外80%的(de)(de)型腔(qiang)均采用(yong)H13，现在国内仍大量使(shi)(shi)用(yong)3Cr2W8V,但3Cr2W8VT_艺性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)不好，导(dao)热(re)(re)(re)(re)性(xing)(xing)(xing)(xing)很差，线(xian)膨(peng)胀系数高(gao)，工作(zuo)中产生(sheng)很大热(re)(re)(re)(re)应(ying)力(li)，导(dao)致模(mo)具产生(sheng)龟(gui)裂(lie)甚至(zhi)破裂(lie)，并且(qie)加热(re)(re)(re)(re)时(shi)(shi)易(yi)脱碳，降低模(mo)具抗磨损性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)，因(yin)此(ci)属于淘汰钢种。马氏(shi)体时(shi)(shi)效钢适(shi)用(yong)于耐(nai)热(re)(re)(re)(re)裂(lie)而对(dui)耐(nai)磨性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)蚀(shi)性(xing)(xing)(xing)(xing)要求不高(gao)的(de)(de)模(mo)具。钨钼等(deng)耐(nai)热(re)(re)(re)(re)合(he)金仅(jin)限于热(re)(re)(re)(re)裂(lie)和(he)腐(fu)蚀(shi)较严重的(de)(de)小型镶块(kuai)，虽然这些(xie)合(he)金即脆(cui)又(you)有(you)缺口敏感(gan)性(xing)(xing)(xing)(xing)，但其优点是(shi)有(you)良(liang)好的(de)(de)导(dao)热(re)(re)(re)(re)性(xing)(xing)(xing)(xing)，对(dui)需(xu)要冷(leng)却(que)而又(you)不能(neng)(neng)设置水道的(de)(de)厚(hou)压铸(zhu)件(jian)(jian)压铸(zhu)模(mo)有(you)良(liang)好的(de)(de)适(shi)应(ying)性(xing)(xing)(xing)(xing)。因(yin)此(ci)，在合(he)理的(de)(de)热(re)(re)(re)(re)处(chu)理与生(sheng)产管理下(xia)，H13仍具有(you)满意的(de)(de)使(shi)(shi)用(yong)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。

制造压(ya)铸模(mo)的材料(liao)，无论从哪一方面都应符合设计要求，保证压(ya)铸模(mo)在其正(zheng)常的使用条件下达到设计使用寿命。因(yin)此，在投入(ru)生产之(zhi)前(qian)，应对材料(liao)进行(xing)一系列检(jian)查(cha)(cha)(cha)，以防带缺(que)陷材料(liao)，造成模(mo)具早期(qi)报废(fei)和加工费用的浪费。常用检(jian)查(cha)(cha)(cha)手段(duan)有宏观腐蚀检(jian)查(cha)(cha)(cha)、金相检(jian)查(cha)(cha)(cha)、超声波检(jian)查(cha)(cha)(cha)。

（1）宏观腐(fu)蚀检(jian)查。主要检(jian)查材料的多孔性、偏析(xi)、龟(gui)裂、裂纹、非金属夹杂(za)以及(ji)表面的锤裂、接缝。

（2）金相检查。主要检查材料晶界上(shang)碳化物的偏析(xi)、分(fen)布状态、晶料度以及晶粒间夹杂等。

（3）超声波检查(cha)。主(zhu)要检查(cha)材料(liao)内(nei)部(bu)的缺(que)陷和大(da)小。

二、压铸模(mo)的(de)加工、使用、维(wei)修(xiu)和保养

模(mo)具(ju)设计手册中已详细介绍了压铸模(mo)设计中应注(zhu)意的(de)问题，但(dan)在确定压射速(su)(su)度(du)(du)时，最大速(su)(su)度(du)(du)应不超过(guo)100m/S。速(su)(su)度(du)(du)太高，促使模(mo)具(ju)腐(fu)蚀及型腔和型芯上沉积物增多(duo)；但(dan)过(guo)低(di)易使铸件产生(sheng)缺(que)陷。因此对于镁、铝、锌相应的(de)最低(di)压射速(su)(su)度(du)(du)为27、18、12m/s，铸铝的(de)最大压射速(su)(su)度(du)(du)不应超过(guo)53m/s，平均压射速(su)(su)度(du)(du)为43m/s。

在加(jia)(jia)工过程(cheng)中(zhong)，较厚的模板(ban)不(bu)能用叠(die)加(jia)(jia)的方法保证(zheng)其(qi)厚度。因为钢板(ban)厚1倍(bei)(bei)，弯(wan)曲(qu)变形量(liang)减少85%，叠(die)层只能起叠(die)加(jia)(jia)作(zuo)用。厚度与(yu)单(dan)板(ban)相同的2块板(ban)弯(wan)曲(qu)变形量(liang)是单(dan)板(ban)的4倍(bei)(bei)。另外在加(jia)(jia)工冷(leng)却水道时，两面(mian)加(jia)(jia)工中(zhong)应(ying)特别注(zhu)意保证(zheng)同心度。如果头部拐角，又(you)不(bu)相互同心，那(nei)么(me)在使用过程(cheng)中(zhong)，连接的拐角处就会开裂。冷(leng)却系统的表(biao)面(mian)应(ying)当光滑，最好不(bu)留机加(jia)(jia)工痕迹(ji)。

电(dian)火(huo)花(hua)加(jia)工在模具(ju)(ju)型腔(qiang)加(jia)工中应用越来越广泛，但加(jia)工后(hou)的(de)型腔(qiang)表面(mian)留(liu)有淬(cui)(cui)硬(ying)层(ceng)。这(zhei)是(shi)由于加(jia)工中，模具(ju)(ju)表面(mian)自行(xing)渗碳淬(cui)(cui)火(huo)造成的(de)。淬(cui)(cui)硬(ying)层(ceng)厚度由加(jia)工时电(dian)流强度和(he)频率决定，粗加(jia)工时较深，精加(jia)工时较浅。无论(lun)深浅，模具(ju)(ju)表面(mian)均有极大应力。若不(bu)(bu)清除淬(cui)(cui)硬(ying)层(ceng)或(huo)消(xiao)(xiao)除应力，在使用过程中，模具(ju)(ju)表面(mian)就会(hui)产(chan)生龟裂、点(dian)蚀和(he)开裂。消(xiao)(xiao)除淬(cui)(cui)硬(ying)层(ceng)或(huo)去应力可(ke)用：①用油石或(huo)研磨去除淬(cui)(cui)硬(ying)层(ceng)；②在不(bu)(bu)降低硬(ying)度的(de)情况(kuang)下(xia)，低于回火(huo)温度下(xia)去应力，这(zhei)样(yang)可(ke)大幅度降低模腔(qiang)表面(mian)应力。

模(mo)具在(zai)使用过(guo)程中应严格(ge)控制铸(zhu)(zhu)造工(gong)艺流程。在(zai)工(gong)艺许可范围内(nei)，尽量降低(di)铝液的烧(shao)铸(zhu)(zhu)温度(du)，压射速度(du)，提高模(mo)具预热温度(du)。铝压铸(zhu)(zhu)模(mo)的预热温度(du)由100~130℃提高至180~200℃，模(mo)具寿命可大幅度(du)提高。