影响压铸模使用寿命的因素很多,除了选择正确工艺及合理操作外,其材料的准确选用也至关重要.本文不但对压铸模合理选材做了阐述,还详细探讨了几种提高其使用寿命的方法. % D: s* t& \$ w W
我国加入WTO后的新形式,模具行业从总体上来看,机遇要大于挑战.这主要是我国模具价格要比许多工业发达国家低,有的甚至只是国外价格的1/3~1/5,因此在国际市场上有一定的竞争优势.
4 `* r% S- @# o; g 从资料可知,在全部模具中,其模具用量的次序是塑料模具、冷冲压模、铸造模具、锻造模具等等。但是,由于选材不对、工艺不正确或操作不当,造成低的高温强度与韧度、差的高温耐磨性、低的耐熔融损伤性等,严重影响了模具使用寿命。所以,除了选择正确工艺及合理操作以外,压铸模材料的选用也是重要问题之一,这对提高模具的产品质量、延长使用寿命具有十分重要的意义。
% C f: R1 ~( _& H1 Y# v 1、工作条件与性能要求/ e5 |, x3 r; R
压铸模是完成压力铸造生产的基本工具,是在高压150MPa~500MPa下将高温1000℃熔融金属压铸成形,加工对象有铅、锌、铝、镁、铜及其它合金等。由于这些金属及合金的熔点不同,对模具性能要求也不完全相同。; [& k: a: m) N) a7 e; z
1.1 压铸模具的工作条件1 I: Z6 e( [ f. D5 _" s5 }
(1)与其他模具相比,压铸模具的工作条件十分恶劣,因不同被压铸的金属,要承受150MPa~500MPa很高压力的作用。# x$ J6 Z# `7 v1 ?7 |, N; h
(2)工作时,经常与300℃~1000℃的熔融金属接触,且不断地反复加热和冷却,沿截面温度梯度很大。7 X0 \9 C6 `/ N/ o8 o# y
(3)模具工作型腔收到150m/s~70m/s高速注入地熔融金属接触时,会产生严重地磨损。
2 m5 [5 i& }6 y (4)型腔在液态金属冲刷和浸蚀作用下,易使金属粘着在模具型腔表面上(尤其是铝合金更为突出),甚至渗入模面或与模面金属发生化学变化而腐蚀模面。% M [$ @/ r. R
1.2 压铸模其他性能要求
) l* n P. k9 J. {7 T 压力铸造可以铸出形状复杂、精度高、表面粗糙度小并且具有良好地力学性能的零件。所以,压铸模具应具有如下的性能要求:
2 X; Z5 l$ u) J+ }9 p% z; | (1)较大的高温强度与韧度3 Z4 X1 j+ e* o
压铸模具受到熔融金属注入时的高温、高压和热应力作用,容易发生变形,甚至开裂。因此,模具材料在工作温度下应具有足够的高温强度与韧度,以及较高的硬度。* ]( [5 H* K$ C* |- l9 ?3 w
(2)优良的高温耐磨性、抗氧化性与抗回火稳定性) H/ t4 X8 @& n8 G% r* q9 e* U
高温熔融金属高速注入模具和浇铸后脱模时,均产生较大的摩擦作用,为保证模具长期使用,模具在工作温度下应均有较高的耐磨性。大量连续生产的压铸模具,长时间处于一定温度作用下,应持续保持其高硬度,而且应不粘模及不产生氧化皮。因此,模具还应具有良好的抗氧化性与回火稳定性。
. j* n9 T% q4 \! `1 H) [ (3)良好的热疲劳性能" D5 o! B1 |: D6 k f* o
压铸模具表面反复受到高温加热与冷却,不断膨胀、收缩,产生交变热应力。此应力超过模具材料的弹性极限时,就发生反复的塑性变形,引起热疲劳。同事,模具表面长时间受到熔融金属的腐蚀与氧化,也会逐渐产生微细裂纹,大多数情况下,热疲劳是决定压铸模具寿命的最重要因素。
0 Z' @+ x, V" Y0 g! H4 G (4)高的耐熔融损伤性5 c* R1 p' T" P8 S" J4 E- _$ o- b
随着压铸机的大型化,压铸压力也在增大,已从低压的20~30MPa,提高到高压150~500MPa。高温高压浇铸可产生明显的熔融损伤,模具应对此具有较大的抵抗力。为此,模具材料必须具有较大的高温强度,较小的对熔融金属亲和力,模具表明粗糙度要小,并附有适当的氧化模、氮化层等保护层,而不存在脱碳层。0 P5 U8 ]. Z7 z' a. V# ?0 o
(5)淬透性好、热处理变形小
! B. o: b ]; o# H- R% q# o5 a 一般压铸模具的制造方法是将退火状态的模具材料雕刻型腔,然后热处理,得到所需要的硬度,或将模具材料先进行热处理,得到需要的硬度,再雕刻型腔。先雕刻型腔后热处理的制造方法,有高的硬度和强度,不易产生熔损与热疲劳。无论用哪一种方法进行热处理,得到均一的硬度是必要的,所以要求淬透性好,特别是先雕刻型腔后进行热处理,要用热处理变形小的材料,这点对于尺寸大的模具尤为重要。# D' D, a+ [" V) O# w) d0 ~
(6)较好的被削性与磨削性
( H$ B2 n7 G# }3 M. k 压铸模型腔都经切削加工制成,http://www.mouldu.com,所以模具材料应具有较好的被削性。必须指出,耐磨性好的材料,其被削性一般较差。许多模具钢就是如此,虽在退火状态,其基体部分还是较硬。再加坚硬的碳化物,一般切削困难。! q p$ S- g6 o- x
为获得较光滑的压铸件,要求模具型腔表面的粗糙度值小,所以对模具材料也应具有较好抛光性能。: T3 C4 S) u5 p; Y; L' x
(7)材料内部组织均匀无缺陷" E5 [; w9 F8 f( ~* `
模具材料的组织应均匀、无缺陷、方向性少、否则不仅影响模具的裂纹、强度、热疲劳性能,而且还影响热处理变形。7 U1 O* I! q) l! y& V1 w2 `: \
2、压铸模材料的选用原则) b$ y* V2 M( e8 d( q! @# I
经上述分析及介绍可知,压铸模材料的选用原则是:& l2 g! v P7 v0 f" |4 Z1 i$ a
第一 能满足被压铸材料工作条件的要求,一般按表3选用。
( M0 @- E4 j+ l 第二 根据被压铸零件的大小来决定模具尺寸,并考虑到生产批量,参见表3。
$ u( Y4 y) Z: f- d3 @ 第三 按钢材的供应条件,应优先采用我国自产,并且冶金质量稳定的钢材。
9 e+ {' G$ K( Z1 K5 }7 t0 q' h 第四 大、中型精密压铸模具,应选用加工工艺性能好、使用性能可靠和寿命长的钢种。( F/ b8 i" y9 p! l
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