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.
% f. p* \; ]. a* u8 Z( H8 o 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.
# {. M0 t8 v- S ^ 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。; n; K7 M, x% _. F% q4 ~$ O
1、工作條件與性能要求
+ L0 p& \6 \" u8 i 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。8 H! n0 w) V: U$ S3 p+ C. P2 t( v
1.1 壓鑄模具的工作條件
8 q# s6 ^0 n j! Q8 q9 \) C (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。/ {! F. u f. J0 ?0 \
(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。
; y) H. ~2 N7 ^) a (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。
$ G/ e3 h6 }1 O. z1 X (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。
: O# G" @( F9 D x 1.2 壓鑄模其他性能要求8 W+ s, u) t. u% A k$ ?
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：
/ y/ e2 V0 j% p1 } (1)較大的高溫強度與韌度0 @& a8 M [: p: F( O
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。
/ d; [* W/ h2 X6 i (2)優良的高溫耐磨性、抗氧化性與抗回火穩定性
" j. v3 B7 p3 ~# q0 H, 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。& _9 v; N6 M7 D+ ^& C) G7 j7 O1 `
(3)良好的熱疲勞性能
+ x4 w1 R1 R3 v" u- e; T+ R4 ?" L7 n( S 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。
- T% ^% J: x$ d, q, L% { (4)高的耐熔融損傷性
2 g# ~) n( M: `4 ~ 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。' S" [, V4 ? g# ~5 w+ y
(5)淬透性好、熱處理變形小 r8 }8 u: H( L) O0 g( ~8 ]1 {
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。
( Z; X2 [9 L$ b: V; x (6)較好的被削性與磨削性3 O6 z% L/ R4 t# 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。
1 J# J; Z" { ?, e 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。+ K, p% M6 P! z2 S8 Y
(7)材料內部組織均勻無缺陷' T0 E# y$ B' K
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。. B8 G% e l4 Y4 O7 y8 r* ]7 }# C
2、壓鑄模材料的選用原則
/ q( P$ x: G* _+ d! h c 經上述分析及介紹可知，壓鑄模材料的選用原則是：
2 V* m y& b9 I+ M 第一 能滿足被壓鑄材料工作條件的要求，一般按表3選用。
& k( k6 Q$ b. z0 Y% l3 F; h( V 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。
0 K3 M% e* r k0 g: 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。/ C3 v# R! e( p/ ]
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。4 {* u3 ]4 i9 G8 e
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發表于 2011-12-1 10:29:15
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