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压铸模具钢的选用及提高寿命方法

文章出处: 人气:发表时间:2021-06-30 00:13

 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。

  1 工作条件与性能要求

  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。

  1。1 压铸模具的工作条件

  (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。

十三张   (2)工作时,经常与300℃~1000℃的熔融金属接触,不同压铸合金的浇注温度见表1。且不断地反复加热和冷却,沿截面温度梯度很大。

  (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。

  (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。

  1.2 压铸模其他性能要求

  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:

  (1)较大的高温强度与韧度

  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。Toolox材料具备高强度,高韧性(极高达100J以上韧性),高硬度的优势。Toolox44更是世界上最硬的预硬工具钢(HRC45 48)。瑞典皇家工学院宣称Toolox是高硬度与高韧性完美的结合。

  (2)优良的高温耐磨性、抗氧化性与抗回火稳定性

  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。

十三张  (3)良好的热疲劳性能

  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。同时,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。

  (4)高的耐熔融损伤性

  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。

  (5)淬透性好、热处理变形小

  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。

十三张  (6)较好的被削性与磨削性

  压铸模型腔都经切削加工制成,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。

  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。Toolox的镜面抛光性能非常好,高达14000#。

  (7)材料内部组织均匀无缺陷

  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。

  2 压铸模材料的选用原则

  经上述分析及介绍可知,压铸模材料的选用原则是:

  第一能满足被压铸材料工作条件的要求。

  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。

  第三大、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。

  3 提高模具寿命方法

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