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在壓鑄生產(chǎn)中,模具損壞常見的形式是裂紋、開裂。應(yīng)力是導(dǎo)致模具損壞的主要原因。熱、機(jī)械、化學(xué)、操作沖擊都是產(chǎn)生應(yīng)力之源,包括有機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力,上海神富模具機(jī)械科技有限公司來教您如何預(yù)防壓鑄模具出現(xiàn)裂紋、開紋。
一、造成壓鑄生產(chǎn)模具損壞的原因
1. 在模具加工制造過程中
1)毛坯鍛造質(zhì)量問題
有些模具只生產(chǎn)了幾百件就出現(xiàn)裂紋,而且裂紋發(fā)展很快。有可能是鍛造時(shí)只保證了外型尺寸,而鋼材中的樹枝狀晶體、夾雜碳化物、縮孔、氣泡等疏松缺陷沿加工方法被延伸拉長(zhǎng),形成流線,這種流線對(duì)以后的的淬火變形、開裂、使用過程中的脆裂、失效傾向影響極大。
2)在車、銑、刨等終加工時(shí)產(chǎn)生的切削應(yīng)力,這種應(yīng)力可通過中間退火來消除。
3)淬火鋼磨削時(shí)產(chǎn)生磨削應(yīng)力,磨削時(shí)產(chǎn)生摩擦熱,產(chǎn)生軟化層、脫碳層,降低了熱疲勞強(qiáng)度,容易導(dǎo)致熱裂、早期裂紋。對(duì)h13鋼在精磨后,可采取加熱至510-570℃,以厚度每25mm保溫一小時(shí)進(jìn)行消除應(yīng)力退火。
4)電火花加工產(chǎn)生應(yīng)力。模具表面產(chǎn)生一層富集電極元素和電介質(zhì)元素的白亮層,又硬又脆,這一層本身會(huì)有裂紋,有應(yīng)力。電火花加工時(shí)應(yīng)采用高的頻率,使白亮層減到小,必須進(jìn)行拋光方法去除,并進(jìn)行回火處理,回火在三級(jí)回火溫度進(jìn)行。
2. 模具處理過程中
熱處理不當(dāng),會(huì)導(dǎo)致模具開裂而過早報(bào)廢,特別是只采用調(diào)質(zhì),不進(jìn)行淬火,再進(jìn)行表面氮化工藝,在壓鑄幾千模次后會(huì)出現(xiàn)表面龜裂和開裂。
鋼淬火時(shí)產(chǎn)生應(yīng)力,是冷卻過程中的熱應(yīng)力與相變時(shí)的組織應(yīng)力疊加的結(jié)果,淬火應(yīng)力是造成變形、開裂的原因,固必須進(jìn)行回火來消除應(yīng)力。
3. 在壓鑄生產(chǎn)過程中
1)模溫
模具在生產(chǎn)前應(yīng)預(yù)熱到一定的溫度,否則當(dāng)高溫金屬液充型時(shí)產(chǎn)生激冷,導(dǎo)致模具內(nèi)外層溫度梯度增大,形成熱應(yīng)力,使模具表面龜裂,甚至開裂。
在生產(chǎn)過程中,模溫不斷升高,當(dāng)模溫過熱時(shí),容易產(chǎn)生粘模,運(yùn)動(dòng)部件失靈而導(dǎo)致模具表面損傷。
應(yīng)設(shè)置冷卻溫控系統(tǒng),保持模具工作溫度在一定的范圍內(nèi)。
2)充型
金屬液以高壓、高速充型,必然會(huì)對(duì)模具產(chǎn)生激烈的沖擊和沖刷,因而產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力。在沖擊過程中,金屬液、雜質(zhì)、氣體還會(huì)與模具表面產(chǎn)生復(fù)雜的化學(xué)作用,并加速腐蝕和裂紋的產(chǎn)生。當(dāng)金屬液裹有氣體時(shí),會(huì)在型腔中低壓區(qū)先膨脹,當(dāng)氣體壓力升高時(shí),產(chǎn)生內(nèi)向爆破,扯拉出型腔表面的金屬質(zhì)點(diǎn)而造成損傷,因氣蝕而產(chǎn)生裂紋。
3)開模
在抽芯、開模的過程中,當(dāng)某些元件有形變時(shí),也會(huì)產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力。
4)生產(chǎn)過程
在每一個(gè)壓鑄件生產(chǎn)過程中,由于模具與金屬液之間的熱交換,使模具表面產(chǎn)生周期性溫度變化,引起周期性的熱膨脹和收縮,產(chǎn)生周期性熱應(yīng)力。如澆注時(shí)模具表面因升溫受到壓應(yīng)力,而開模頂出鑄件后,模具表面因降溫受到拉應(yīng)力。當(dāng)這種交變應(yīng)力反復(fù)循環(huán)時(shí),使模具內(nèi)部積累的應(yīng)力越來越大,當(dāng)應(yīng)力超過材料的疲勞極限時(shí),模具表面產(chǎn)生裂紋。
二、預(yù)防模具損傷的措施
1. 良好的鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
鑄件壁厚盡可能均勻,避免產(chǎn)生熱節(jié),以減少模具局部熱量集中產(chǎn)生的熱疲勞。鑄件的轉(zhuǎn)角處應(yīng)有適當(dāng)?shù)蔫T造圓角,以避免模具上有尖角位導(dǎo)致應(yīng)力產(chǎn)生。
2. 合理的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1)模具中各元件應(yīng)有足夠的剛度、強(qiáng)度,以承受壓力而不變形。模具壁厚要足夠,才能減少變形。
2)澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)盡量減少對(duì)型芯沖擊、沖蝕。
3)正確選擇各元件的公差配合和表面粗糙度。
4)保持模具熱平衡。
3. 規(guī)范熱處理工藝
通過熱處理可改變材料的金相組織,保證必要的強(qiáng)度、硬度、高溫下尺寸穩(wěn)定性、抗熱疲勞性能和材料切削性能。
正確的熱處理工藝,才會(huì)得到合適的模具性能,而鋼材的性能是受到淬火溫度和時(shí)間、冷卻速度和回火溫度控制。
4. 壓鑄生產(chǎn)過程控制
1)溫度控制:模具的預(yù)熱溫度和工作溫度;合金澆注溫度,在保證成型良好前提下,用較低的澆注溫度。
2)合理的壓鑄工藝:比壓、充填速度。
3)調(diào)整機(jī)器的鎖模力,使模具受力均勻。注意清掃模具表面的殘削碎片,以免合模時(shí)這些多余物使模具表面受力不均勻,引起變形。
4)對(duì)合金熔煉嚴(yán)格控制,減少金屬液中氣體。
5.模具的維護(hù)與保養(yǎng)
1)定期消除應(yīng)力
2)模具修補(bǔ)
以上就是上海神富機(jī)械科技有限公司根據(jù)多年的從業(yè)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的預(yù)防壓鑄模具出現(xiàn)裂紋、開紋的方法了,相信大家一定有所收獲了。公司新聞MORE+
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