影響壓鑄模使用壽命的因素很多,除了選擇正確工藝及合理操作外,其材料的準確選用也至關重要.本文不但對壓鑄模合理選材做了闡述,還詳細探討了幾種提高其使用壽命的方法. - G/ h9 F6 v G+ l5 e$ A
我國加入WTO后的新形式,模具行業從總體上來看,機遇要大于挑戰.這主要是我國模具價格要比許多工業發達國家低,有的甚至只是國外價格的1/3～1/5,因此在國際市場上有一定的競爭優勢.8 m: H9 X# l: C, ~* X
從資料可知,在全部模具中,其模具用量的次序是塑料模具、冷沖壓模、鑄造模具、鍛造模具等等。但是，由于選材不對、工藝不正確或操作不當，造成低的高溫強度與韌度、差的高溫耐磨性、低的耐熔融損傷性等，嚴重影響了模具使用壽命。所以，除了選擇正確工藝及合理操作以外，壓鑄模材料的選用也是重要問題之一，這對提高模具的產品質量、延長使用壽命具有十分重要的意義。
- [' h$ y% B7 b5 d3 i# } 1、工作條件與性能要求1 i4 \) Q, O9 C
壓鑄模是完成壓力鑄造生產的基本工具,是在高壓150MPa～500MPa下將高溫1000℃熔融金屬壓鑄成形，加工對象有鉛、鋅、鋁、鎂、銅及其它合金等。由于這些金屬及合金的熔點不同，對模具性能要求也不完全相同。7 ~ D5 n4 f2 U7 B+ b# S
1.1 壓鑄模具的工作條件
; B& r& ?3 r0 f* r. t1 g7 c' p (1)與其他模具相比，壓鑄模具的工作條件十分惡劣，因不同被壓鑄的金屬，要承受150MPa～500MPa很高壓力的作用。0 W# Y1 |5 w1 O2 G+ Z0 @
(2)工作時，經常與300℃～1000℃的熔融金屬接觸，且不斷地反復加熱和冷卻，沿截面溫度梯度很大。3 @; I/ x" q$ h s! y/ F: v
(3)模具工作型腔收到150m/s～70m/s高速注入地熔融金屬接觸時，會產生嚴重地磨損。! X) v; Q q/ l* Q2 C' W; L
(4)型腔在液態金屬沖刷和浸蝕作用下，易使金屬粘著在模具型腔表面上(尤其是鋁合金更為突出)，甚至滲入模面或與模面金屬發生化學變化而腐蝕模面。
7 ~: U6 U# f- s( P0 g ~5 E7 m/ ] 1.2 壓鑄模其他性能要求6 W7 @; q) F; |- _- m9 ]$ |; ]0 h2 E
壓力鑄造可以鑄出形狀復雜、精度高、表面粗糙度小并且具有良好地力學性能的零件。所以，壓鑄模具應具有如下的性能要求：/ ]4 y7 ^4 {; T/ ^: G7 x
(1)較大的高溫強度與韌度# i1 c3 `; f( C: I
壓鑄模具受到熔融金屬注入時的高溫、高壓和熱應力作用，容易發生變形，甚至開裂。因此，模具材料在工作溫度下應具有足夠的高溫強度與韌度，以及較高的硬度。
3 l/ [' S H3 A! @; b (2)優良的高溫耐磨性、抗氧化性與抗回火穩定性. l7 } \: c3 P; m
高溫熔融金屬高速注入模具和澆鑄后脫模時，均產生較大的摩擦作用，為保證模具長期使用，模具在工作溫度下應均有較高的耐磨性。大量連續生產的壓鑄模具，長時間處于一定溫度作用下，應持續保持其高硬度，而且應不粘模及不產生氧化皮。因此，模具還應具有良好的抗氧化性與回火穩定性。
- v. t+ v* W) W5 A0 {9 {0 ?1 [ (3)良好的熱疲勞性能 G# x) R Z5 r5 O3 U. g2 }7 x4 o: V
壓鑄模具表面反復受到高溫加熱與冷卻，不斷膨脹、收縮，產生交變熱應力。此應力超過模具材料的彈性極限時，就發生反復的塑性變形，引起熱疲勞。同事，模具表面長時間受到熔融金屬的腐蝕與氧化，也會逐漸產生微細裂紋，大多數情況下，熱疲勞是決定壓鑄模具壽命的最重要因素。4 g' C2 P. O- v# Z: T
(4)高的耐熔融損傷性
# v f A# G3 B/ I$ g4 O 隨著壓鑄機的大型化，壓鑄壓力也在增大，已從低壓的20～30MPa，提高到高壓150～500MPa。高溫高壓澆鑄可產生明顯的熔融損傷，模具應對此具有較大的抵抗力。為此，模具材料必須具有較大的高溫強度，較小的對熔融金屬親和力，模具表明粗糙度要小，并附有適當的氧化模、氮化層等保護層，而不存在脫碳層。- A% J3 x' t- E* k7 i4 ~+ j
(5)淬透性好、熱處理變形小
6 ]8 `% g# d" |; K7 T+ | [# j 一般壓鑄模具的制造方法是將退火狀態的模具材料雕刻型腔，然后熱處理，得到所需要的硬度，或將模具材料先進行熱處理，得到需要的硬度，再雕刻型腔。先雕刻型腔后熱處理的制造方法，有高的硬度和強度，不易產生熔損與熱疲勞。無論用哪一種方法進行熱處理，得到均一的硬度是必要的，所以要求淬透性好，特別是先雕刻型腔后進行熱處理，要用熱處理變形小的材料，這點對于尺寸大的模具尤為重要。
! E; C' d7 ]7 `: M/ X# T (6)較好的被削性與磨削性, D# L* P6 M' _' g: \. h
壓鑄模型腔都經切削加工制成，http://www.mouldu.com，所以模具材料應具有較好的被削性。必須指出，耐磨性好的材料，其被削性一般較差。許多模具鋼就是如此，雖在退火狀態，其基體部分還是較硬。再加堅硬的碳化物，一般切削困難。- c3 b3 g0 T' a" v, }2 b
為獲得較光滑的壓鑄件，要求模具型腔表面的粗糙度值小，所以對模具材料也應具有較好拋光性能。
# ~4 b1 m, b( r4 d* { (7)材料內部組織均勻無缺陷; N" n! Y5 o) A( i0 B, N
模具材料的組織應均勻、無缺陷、方向性少、否則不僅影響模具的裂紋、強度、熱疲勞性能，而且還影響熱處理變形。
: g* u4 }4 J& t) d 2、壓鑄模材料的選用原則( `8 ?7 g1 Y7 `5 j; F
經上述分析及介紹可知，壓鑄模材料的選用原則是：
6 o2 X) r* P; j1 K( ~" \8 P. ~ 第一 能滿足被壓鑄材料工作條件的要求，一般按表3選用。
. o8 J* C' r+ g$ X: u 第二 根據被壓鑄零件的大小來決定模具尺寸，并考慮到生產批量，參見表3。
9 N, E$ j4 M2 H% j7 B 第三 按鋼材的供應條件，應優先采用我國自產，并且冶金質量穩定的鋼材。- t, j5 U7 q) @, z
第四 大、中型精密壓鑄模具，應選用加工工藝性能好、使用性能可靠和壽命長的鋼種。, E* b- P5 \/ D6 z5 M8 i
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發表于 2011-12-1 10:29:15
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