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如何提高鋅合金壓鑄模壽命 有哪些措施
來源: | 作者:13963813331 | 發布時間: 2019-08-21 | 447 次瀏覽 | 分享到:
鋅合金壓鑄工藝具有材料利用率高,生產周期短,經濟效益顯著等獨有的技術特點;是制造各種形狀復雜金屬零件較為理想的途徑之一。因此如何提高壓鑄模壽命,進一步提高經濟效益是擺在廣大科技工作者面前的艱巨任務。影響壓鑄模壽命的因素很多,很復雜,即有外部的,也有內部的,經綜合分析,鋅合金壓鑄模主要失效形式有熱疲勞、開裂(崩、裂)、變形、磨損、侵蝕等五種。
  鋅合金壓鑄工藝具有材料利用率高,生產周期短,經濟效益顯著等獨有的技術特點;是制造各種形狀復雜金屬零件較為理想的途徑之一。因此如何提高壓鑄模壽命,進一步提高經濟效益是擺在廣大科技工作者面前的艱巨任務。影響壓鑄模壽命的因素很多,很復雜,即有外部的,也有內部的,經綜合分析,鋅合金壓鑄模主要失效形式有熱疲勞、開裂(崩、裂)、變形、磨損、侵蝕等五種。
  
  導致壓鑄模失效的主要原因有三種:
  
  一、壓鑄模工作時,由于冷熱循環及承受循環載荷產生循環交變應力而使模具失效。
  
  二、壓鑄模工作時,金屬液與空氣、涂料對模具材料的化學與物理作用模具失效。
  
  三、壓鑄模鎖模與脫模時所產生的局部應力使模具失效。
  
  目前國內鋅合金壓鑄模模芯多采用4Cr5MnSiV1、H13、SKD61、2344鋼材制造,尤其前者應用更多,可以采取下述措施提高使用壽命。
  
  1合理的模具設計
  
  嚴格地說,所有壓鑄模零件對模具壽命都有不同程度的影響,但其中以成形工作零件、模架、澆注系統和導向零件影響最大,設計壓鑄模時應注意以下幾點。
  
  1.1壓力中心與鎖模中心應重合
  
  在模具設計過程中,型腔的布置是非常重要的一環,尤其是多個型腔分布在同一模具中時。合理的設計,應該盡量使壓力中心和鎖模中心相重合,否則一方面會使壓鑄機的四根拉桿受力不一致,模具受力不平衡,不但影響產品質量,容易產生披鋒(飛邊),而且容易使模具產生變形而失效。另一方面,為了獲得質量合格的零件,需要選用鎖模力較大的壓鑄機,會造成一定的浪費現象,相應地降低經濟效益
  
  1.2努力提高模具的剛性
  
  模具的各種結構組成應有足夠的剛性,以承受鎖模力和金屬液填充時的反壓力,減少變形量。
  
  1.2.1首先在壓鑄機開模距離允許的情況下盡量增加支承板的厚度,而且盡量縮小模腳間的跨度。盡量采用不通孔模體設計。不通孔模體實際上是相當于通孔模體的套板和支承板組合成一個整體,因此它的剛性比相同厚度的通孔模體剛性大得多?,F在大多數工廠都具有高精度的銑床,不通孔模體的加工精度已能保證。
  
  1.2.2在動模模體后面安裝支撐頂棍可以更有效的防止模體彎曲變形。頂棍的高度一定要與模腳高度相等,在不影響推出機構的條件下,盡可能增加頂棍及其端部直徑。它的位置應首先考慮安排在受沖擊力最大的地方,如分流錐、澆道下方或其它動模型腔單薄的地方。在模具安裝時,頂棍的端面必須要與分型面平行。在壓鑄生產時,漲型力同時通過模腳和頂棍傳到動模底板上,可以有效的減少模體彎曲變形。
  
  1.3正確選擇各種零件的公差配和和表面粗糙度等級
  
  1.3.1應正確地選擇公差配合,使模具在正常工作溫度下其滑動部分活動靈活和防止竄人金屬液,固定部分不致產生松動。當模具零件的配合精度等級選用間隙過大時,引起導熱性能下降,過早地產生熱疲勞;模具零件裝配尺寸選取過緊時,形成預緊力,在壓鑄過程中,模具出現爆裂。推薦公差如表1。
  
  1.3.2適當提高模具的表面粗糙度等級
  
  壓鑄模零件的表面粗糙度過低即影響壓鑄件的表面質量,又降低模具的壽命。國內壓鑄模比較注重型腔、直澆道與分流錐的表面粗糙度,一般經打磨可以達到Ra0.4μm以上。但對橫澆道、溢流槽、內澆口及溢流口部位的表面粗糙度要求低。孰不知,由于這些部位不同程度地存在擦傷、磨削紋及銑刀紋是造成壓鑄模開裂的禍根,這些部位也分別應達到Ra0.4—0.2μm以上。
  
  1.4合理的澆注系統及冷卻系統
  
  1.4.1模具澆注系統設計不臺理不但會影響模具的熱平衡,而且影響壓鑄件的質量。澆注系統中最重要的是內澆口的設計,它對壓鑄件質量影響最大。內澆口位置應選在充填型腔各部位的最短處,從內澆口導人的金屬液應首先充填深腔處難以排氣的部位,防止金屬液對型壁或型芯直接沖蝕和進入型腔后形成強烈的渦流與裹氣現象。盡可能采用較大內澆口截面積,縮短充填時間保持模具的熱平衡。一般情況下內澆口截面積為噴咀截面積的百分之三十到百分之五十。橫澆道應保持等截面積或過渡平緩,不宜突然收縮和擴張。
  
  1.4.2鋅臺金壓鑄模模溫控制在170—200℃左右較為理想,為了保持此溫度,一般應適當地布置冷卻通道使模具溫度均衡。
  
  2采取合理的嗣造工藝流程和制造工藝合理的制造工藝流程可以有效地延長壓鑄模的使用壽命。對于4Cr5MnSiV1鋼工藝流程為:鍛造-退火-粗加工-調質-精加工-拋光-試模-修整-氯化。實踐證明按此工藝流程制造的壓鑄模壽命都較長。
  
  2.1采用先進的毛坯鍛造工藝
  
  對于4Cr5MnSiV1鋼采用多向鍛拔的鍛造工藝是較合理的??梢允固蓟锓植季鶆?,形成合理的流線分布,提高耐磨性和各向同性。延伸與鍛粗的鍛造比控制在2.5至4之間,鍛打4~7次。在加熱規范中,特別重視始鍛溫度和終鍛溫度。加熱溫度為1130~1160℃,始鍛溫度為1080 ~ 1100℃,終鍛溫度為900~850℃較理想。為了使鍛坯組織均布,降低硬度,便于切削加工,必須進行退火處理。宜采用高溫退火,可以得到細小的珠光體,而且操作簡便,不易氧化脫碳。高溫退火規范為加熱到Ad(850℃),在750 ~ 780℃燒透,保溫l0~l2小時,隨爐冷卻至600℃后空冷。
  
  2.2采用合理的熱處理規范
  
  由于鋅合金壓鑄模工作時,模腔溫度不會超過400℃,所以4Cr5MnSiV1鋼淬火溫度一般選在1050~1100℃油冷,回火溫度選在580℃,熱處理硬度控制在HRC44~48較合適,可以獲得較高的熱疲勞抗力和耐磨性。
  
  3精心設計壓鑄件,提高壓鑄件的工藝合理性
  
  模具的局部開裂,型腔表面磨損和擦傷及型腔壁面交界處裂紋等失效,很大程度是由壓鑄件的工藝不合理而造成的。因此在滿足壓鑄件性能的前提下,提高壓鑄件的工藝合理性是非常重要的。
  
  3.1在滿足壓鑄件結構強度的同時,盡量采用薄壁結構,不僅能減輕壓鑄件的質量,而且減小模具的熱載荷。
  
  3.2壓鑄件壁厚應均勻或過渡平緩,避免熱節,以減少局部熱量集中引起模具過早地熱疲勞失效
  
  3.3壓鑄件所有轉角處,應有適當的鑄造圓角,以避免模具相應部位形成棱角,產生裂紋或塌陷。
  
  3.4壓鑄件上應盡量避免窄而深地凹穴,窄而高的筋槽,以避免模具相應部位出現尖凸,凹槽,凸條,使散熱條件惡化,不勻衡,造成應力集中而產生崩裂、斷裂。
  
  3,5壓鑄件在允許的范圍內,宜采用較大的出模斜度,以減少推出力或抽芯力,以避免開模抽芯、脫模時擦傷模具型腔壁。
  
  4合理的使用保養維修
  
  壓鑄模投入使用后,正確的使用與維修也可大大提高壽命。
  
  4.1模具的預熱是必要的
  
  預熱可提高模具的韌性,減小模具斷面上的溫度梯度,降低模具的熱應力。預熱的溫度不宜過高,過高的預熱溫度則會降低表層的屈服強度,反而會減少模具的使用壽命。鋅臺金壓鑄模預熱120~150℃較適宜。預熱時應緩慢均勻加熱以使模具中鑲塊與模座跟上溫度的變化,同時應從壓鑄過程中模具溫升最高的中心部位預熱。
  
  4.2新模定期消除應力退火
  
  壓鑄模由于反復受到高溫、高壓的金屬液沖刷、冷熱交替劇烈,內部積累的應力越來越大,當應力超過材料的強度極限時,模具表面產生龜裂,有時會斷裂。
  
  新模壓射3000~5000次后進行退火,壓射10000~15000次后再進行退火,壓射30000—40000次后再一次退火,當壓射到50000次后,模具較穩定。
  
  退火工藝550±l0℃,保溫3~5h,低溫退火,隨爐冷卻。除了用熱處理方法消除應力,國外近年來采用振動去應力法。對模具接上振動饋人器后低頻振動處理30~50min,可將模具內應力完全去除。
  
  4.3合理的涂料
  
  合理使用涂料也能提高模具使用壽命。一般涂料使用方法為噴涂或涂刷。噴涂法比涂刷法效果好。噴涂法涂料膜厚薄均勻且穩定,在提高模具壽命的同時,能獲得表面質量較高的壓鑄件。目前國內外普遍采用物化特性類似石墨的二氧化硅水基涂料,使用前用l0~30倍的水進行稀釋。
  
  4.4局部破裂后采用焊補法維修
  
  若模具局部崩裂可采用氬弧焊接法連行修補。焊接材料和母材相同。焊前焊接部位應清除氧化物和油漬。并應預熱以減少因焊接高溫產生開裂的傾向。預熱溫度一般在300℃以上;焊接時采用少量多次熔滴焊接,電流衰減收??;焊后對已熱處理的模具采用較回火溫度低5~10℃的溫度回火。
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