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铝合金压铸模具的失效阐发及寿命进步步伐

铸模的服役条件较为苛刻,铝合金熔体的温度通常在80℃ 
左右,其充填速率为50~180m/s,成形周期较短,一样通常在2min以内。要是压铸模存在机器加工、热处置处罚工艺不妥等题目,当压铸模外貌蒙受循环热应力
时,易产生热委顿龟裂、断裂、塑性变形等,从而低落压铸模的利用寿命。因此,研究铝压铸模的机器加工工艺与热处置处罚工艺对压铸模寿命的影响,有现实意义。
 
 
1  铝压铸件压铸模失效阐发
某铝压铸件压铸模布局见图1,尺寸为800mm600mm200mm,材质为H13钢。压铸模加工工艺为:下料→铸造→球化退火→铣削加工→淬火→电火花成形加工→研磨抛光。经热处置处罚(600、850℃分级加热+1100℃真空油淬+570℃二次回火),硬度(HRC)到达48~50,切合计划要求。生产200模后,压铸模内凹角处出现裂纹,继承生产到500模时压铸模出现显着龟裂纹,裂纹宏观形貌见图2。在压铸模裂纹相近线切割取样,其金相构造见图3。
 
 
图1压铸模
 
从图3看出,H13钢构造有灰白相间的条纹漫衍,评释构造中存在较多的非金属混合与肯定碳化物偏析。灰色区内大量存在较微小的回火马氏体,而残留奥氏体较少;白色区内存在较多的残留奥氏体,且竹叶状回火马氏体较粗大。
 
 
缘故原由阐发:①由于压铸模子腔截面尺寸较大,H13钢导截面尺寸效应较显着,选择淬火温度较高,保温时间长。一方面局部奥氏体过饱和碳浓度偏高,晶粒变粗
大,经回火后马氏体粗大,其构造内应力较大,另一方面构造中存在大块状的碳化物,在热处置处罚中会造成局部脆化,导致压铸模子腔韧性差;②放电加工历程中,由
于H13钢含碳化物较大,必要放电能量较大,及放电尖角效应导致凹角处放电会合,从而导致导致局部电流值过大,在型腔凹角处形成的微裂纹深度较深,研磨抛
光变质层后微裂纹仍旧存在,且存在较大拉应力;③压铸模事情时,受到铝液包裹挤压在内凹角处产生较大拉伸力,铝液使压铸模事情外貌受热膨胀,产生压应力,压铸件脱模后,由于向压铸模事情外貌喷撒冷却剂,使压铸模事情外貌急剧冷却而紧缩,产生切向拉应力,热交变应力与拉伸应力在型腔内凹角处产生叠加,加之压铸模子腔的韧性不敷与微裂纹的存在,从而出现宏观裂纹,继而生长成龟裂。综上阐发,压铸模热处置处罚及放电加工导致内凹角处存在缺陷,在交变热应力作用下,压铸模出现龟裂失效。
 
 
2  工艺优化
 
优化工艺如下:①得当低落压铸模硬度(HRC)至46~47,调解对应的热处置处罚工艺为480、700、850℃分级加热+1050℃真空油淬+600℃二次回火,热处置处罚后的金相构造见图4,从图4a可见,渣滓奥氏体淘汰且竹叶状回火马氏体有所淘汰,从图4b可视察到微小球化碳化物,故压铸模子腔韧性得到进步;②压铸模子腔加工时,粗加工时接纳中脉宽、大峰值电流,而精加工时接纳低脉宽、中峰值电流,制止外貌微裂纹过深;③没有预热的压铸模其龟裂纹产生的速率快,故压铸模投产后
 
 
初次预热接纳低压慢速预热,且投产后压铸模定期退火,压铸模未产生早期裂纹及龟裂失效。3进步压铸模利用寿命的步伐
 
 
3.1 布局计划
在金属液的打击角为72~75时,铝液对CAE压铸模质料的冲蚀焊合最为严峻。通过CAE优化内浇口和溢流槽位置及数目,制止上述打击角,可进步压铸
 
 
模利用寿命。在包管铸件外貌品格的环境下,得当增大内浇道截面积可以增长流量并减小对压铸模的打击力。接纳团体式溢流槽减小了压铸件的变形量,进步了压铸模局部温度,包管了压铸件的品格。
 
 
压铸模子芯外貌受到铝液打击而粘模,将该处型芯改为台阶成形(加厚部门成形壁厚为0.5~1.0mm),可以减小铝液在压铸模外貌形成的粘模力。为了制止
细长型芯受铝液打击变形,脱模时拉伤内孔,接纳双型芯对铸布局。压铸模的易龟裂部位和易毁伤部位只管即便接纳镶件布局,便于维修和调换。
 
 
压铸模精度取决于计划加工历程中基准之间的无缝衔接。必须细致:①压铸模计划阶段尽大概包管基准的可靠性和唯一性;②压铸模配件加工,消除装置尺寸链的偏差累积效应;③压铸模零件加工时肯定要闭环控制,接纳现实尺寸的测控精度为反馈,实行闭环加工。
 
 
3.2 工艺优化
H13钢在淬硬后直接举行高速铣削,可得到相称于磨削的粗糙度。故可以用H13钢硬态铣削取代磨削加工,低落生产本钱。磨削加工会产生大量的热量,导致型腔外貌出现裂纹,影响压铸模寿命。为制止磨削裂纹产生,精磨时只管即便选择自锐性好的砂轮,且冷却充实。
电脉冲放电功率的巨细直接决定压铸模子腔外貌形成淬火马氏体的厚度和显微裂纹的巨细。而H13钢中含有较多高熔点的碳化铬、碳化钒,必要切割脉冲能量较
大,从而导致压铸模外貌产生微裂纹加深,且后续精修放电加工也不克不及消除这些裂纹。故H13钢成形切割接纳中脉宽、大峰值电流;后续精修加工,接纳小脉宽来
低落脉冲能量,而脉冲峰值不宜太小。
压铸模外貌在电加工后应举行喷丸处置处罚,可使压铸模表层形成渣滓压应力,使微裂纹关闭而不易扩展,推迟热委顿裂纹的形成和扩展,从而进步压铸模寿命。
 
 
3.3 硬度计划与热处置处罚工艺
H13钢经真空淬火后最佳硬度(HRC)为44~48。公道选择压铸模各部门硬度:①若压铸模热委顿失效为重要失效情势,压铸模外貌硬度取上限,若压铸模失效为脆性开裂,则压铸模外貌硬度取下限;②一样通常中小型的铝合金压
铸模硬度(HRC)为46~48,尺寸大的铝合金铸件和比力厚或形状庞大件的压铸模,硬度(HRC)应降至44~46 ; ③ 大型 
型腔为进步韧性制止早期开裂可以得当低落硬度; 型芯重要是产生弯曲变形失效, 而产生裂纹失效的大概性不大  ,可低落型芯韧性进步其硬度。
 
 
H13 钢在1020~1100 ℃ 保温, 使碳化物充实溶入奥氏体,制止压铸模因热处置处罚碳
化物溶解不充实残留在晶界之间而造成的压铸模龟裂:① 如H13 
钢尺寸效应显着时,将压铸模子腔放入热油中重复翻转,粉碎蒸气膜,增强对传播热结果;②将型芯外貌先打仗热油,然后再团体浸入油中,可使型芯事情部门硬度
高,装置部门韧性好;③对压铸模子腔外貌貌面貌易出现粘模的部位和型芯,选用氮化、碳氮共渗等外貌强化处置处罚,以减小腐蚀、 粘模。
 
 
3.4生产细致事变
(1)公道预热利用压铸模时,应接纳先预热至180~300℃再迟钝浇注、压射,可以有用减小热应力,起到延缓压铸模外貌龟裂纹的作用。
 
 
(2)压铸模定期退火压铸模在利用历程中会积聚较大的热应力和相变应力,因此在利用一段时间后应举行回火处置处罚,其工艺为:(57010)℃保温2~3h,随炉冷至400~450℃出炉空冷,然后举行再氮化处置处罚。
 
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点击次数:  更新时间:2015-04-11 14:50:51