深圳市康能富盛壓鑄制品有限公司是一家集模具制造、壓鑄成型(鋅、鋁合金)、后續加工等一站式服務的制造型企業。
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選擇好的鋼材制造是保證壓鑄模使用壽命的基本條件。自20世紀50年代以來,中國普遍采用原蘇聯引進的30年代CR2W8V熱作壓鑄模具鋼,壓鑄時一般壓鑄1~2萬個次型腔,開始出現發絲裂紋,壓鑄模壽命為5萬個模次。20世紀90年代,優質鋼種從美國引進H13(4CR5MOSIV1),采用這種鋼制壓鑄模具,采用嚴格的熱處理工藝,生產的壓鑄模具使用壽命可達15~20萬模次,是目前廣泛使用的壓鑄模制造鋼。以這種鋼為基體,在這種鋼的基礎上延伸出各種類似的鋼號,例如國際標準化組織的40CRMOV5;日本(JIS)的SKD61;韓國的STD61;德國(DIN)的X40CRMOV5-1;英國(BS)的BH13;俄羅斯的4X5M;QR90,GS-344M等。
H13鋼是一種硬硬結合的鋼.熱作模鋼冷硬結合,其主要特點是:
(1)淬透性強,韌性強;
(2)具有優異的抗裂性,可直接用水冷卻;
(3)耐磨性,可通過滲碳或氮化工藝提高其表面硬度,但耐熱性能會略有下降;
(4)由于其含碳量較低,二次硬化回火性能較差;
(5)在較高能力(熱硬)在較高溫度下,但當使用溫度超過540時℃硬度會迅速降低;
(6)熱處理過程穩定,變形小;
7)良好的切削加工性能;
(8)中等抗脫碳能力。
H13鋼的碳含量(質量分數)低于0.5%時,CR.W.MO.V對于等合金元素,鋼中的碳含量約為5.0%。它與其他碳化物形成的組織使鋼具有很高的淬透性和熱硬度。結果表明,鋼在空冷時可以淬火,淬火硬度約為55HRC。
鑄造和壓鑄模具的合理設計。
由于鑄造結構設計不合理,壓鑄模具的截面較細(見圖2)和壁厚不均勻(見圖3),往往會導致壓鑄模具開裂。坡度設計不當會導致打開模具后的抽芯和摩擦。模腔壁接合處倒角小,容易產生應力集中裂紋。澆注系統的設計,如流動方向.截面積.噴射速度控制不當會導致型腔或型芯被侵蝕。壓鑄模剛度不足足,導致壓鑄模具構件在生產過程中容易出現早期變形或斷裂,這是由于過于注重成本節約。由于裝配尺寸過小,壓鑄件容易形成較大的預應力,導致壓鑄模在生產過程中爆裂。在壓鑄模具制造過程中,由于各部匹配精度選擇不當,壓鑄過程中鋁液進入,導致壓鑄模具過早失效。
在設計壓鑄模時,盡量少做鑲嵌,可以顯著提高型腔的整體剛度。針對復雜的壓鑄模工作環境.在惡劣的情況下,保證壓鑄模的熱平衡非常重要。為了保證壓鑄件的工作溫度穩定,需要移動壓鑄件.設計合理的冷卻系統(見圖5.圖6)。在同一個生產周期內,模具溫度也經歷了急劇上升。.由于鑄件壁厚不同,平衡溫度一般為合金澆注溫度的35%~45%。
3保證壓鑄模的加工質量。
壓鑄模在磨削過程中產生摩擦熱,導致表面出現磨削裂紋。此外,由于壓鑄模具的研磨應力,其耐熱性和疲勞性能降低。凹面模具表面,特別是澆注口表面的粗糙度.有輕微劃痕和劃痕的地方是潛在的裂縫源。當使用電火花機床進行精加工時,由于局部高溫形成表面下的回火區域,組織和化學成分與基底不同,硬度高,加上表面殘余應力,在壓鑄模使用初期拋光不當會產生小裂縫(見圖7)。壓鑄模與壓鑄機之間的平行度.垂直度的安裝精度會導致導軌異常磨損或頂出困難,影響鑄件外觀(見圖8)。
第四,合理規范熱處理工藝。
壓鑄模材料應具有較高的熱強度和回火穩定性,以獲得較高的熱疲勞抗性和耐磨性。此外,由于壓鑄模具的精度和復雜性不同,淬火變形和裂紋可以通過后續處理來消除(見圖9。圖10)。
壓鑄鋅鋁鎂合金,壓鑄模與金屬液接觸的零件一般熱處理硬度為44-48HRC,壓鑄銅合金硬度為38-42HRC。在使用壓鑄模之前,需要進行去應力處理。我們使用它。H13材料作為模芯壓鑄模,通常在5000-10000模之間進行一次去應力回火處理,然后每15000-20000模數進行一次去應力處理,退火溫度比原來的回火溫度低30-50。
加固壓鑄模表面。
表面強化處理是對材料表面施加非常高的能量,使其發生物理-化學變化,從而實現強化。這個過程有簡單的過程.加工速度快.零件變形小.生產效率高的特點。在這個過程中,電火花表面強化技術是一種減少表面沖刷的方法.防止金屬咬合.延長其使用壽命的有效方法之一。在表面強化處理過程中,連接回路的正負(金屬工件)通過脈沖電路放電進行周期性接觸,導致氣隙放電,形成火花和高溫。高溫升華的正極材料在工件表面重熔沉積.擴散.復合和硬化的過程使復合工件的表面成分均勻.沉積層結構致密,硬度高。沉積層與基體結合牢固,抗沖擊,不易剝落,加強處理時,工件處于冷狀態,放電點小,時間短,無退火變形。本公司將兩套表面強化壓鑄模與普通壓鑄模進行比較,說明是否耐腐蝕.耐高溫.耐磨損.耐高溫.耐磨等性能,可延長壓鑄模壽命10000-20000。
6.壓力鑄件的使用規范。
6.1預熱和熱平衡壓鑄模。
壓鑄模中的應力與壓鑄模中的溫度梯度成正比,因此有必要適當提高預熱溫度。然而,高預熱溫度會降低壓鑄模表面材料的屈服強度,從而影響模具的熱疲勞性能。此外,在生產過程中保持熱平衡,提高生產效率.確保鑄件的密封性很重要。冷水機必須連續使用,冷卻水在生產過程中不得突然打開或關閉。工作的節奏和一致性為保持壓鑄模具的熱平衡創造了條件。
6.使用壓鑄模漆。
涂層的使用在保護壓鑄模材料方面起著重要的作用。涂層不均勻覆蓋的區域通常是嚴重腐蝕的區域。當涂層噴入高溫模腔時,蒸汽壓力過大,導致脫模.濺起,使漆膜不能完全吸附在形狀表面。方案是增加噴涂壓力,使霧滴獲得更高的動能,克服霧滴凝結現象,達到均勻涂層的目的。
6.3保養壓鑄模。
壓鑄模在使用過程中,由于支撐板的原因,壓鑄模是定期檢修的.套板.抽芯機構.壓鑄模具早期損壞的重要原因是機構的變形和松脫。
6.4壓力鑄件模具安裝及使用規范。
(1)壓鑄模在使用前,首先閱讀壓鑄模材料的說明和注意事項,了解壓鑄模的基本結構,尤其是壓鑄模上各滑塊的運動順序。
(2)開啟新壓鑄模.固定模具,清除壓鑄模上的污垢和腐蝕,檢查模腔內的拋光是否不徹底,檢查壓鑄模的活動部位,如滑板.推桿.復位桿等位置是否準確.是否有傾斜現象,檢查型面.型芯.導柱.斜導柱.油缸等,不能碰觸.凹陷.裂縫等缺陷。
(3)打開冷卻水,檢查冷卻水管道是否暢通,是否有泄漏;檢查油缸與滑塊的連接處(見圖11)是否安裝正確.結構可靠.動作靈活。
(4)壓鑄模在使用前應進行預熱。我公司一般用液化氣填充,用火焰噴槍加熱壓鑄模。