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一、造成压铸生产模具损坏的原因:- T' r( b6 l" e( ~
在压铸生产中,模具损坏最常见的形式是裂纹、开裂。应力是导致模具损坏的主要原因。热、机械、化学、操作冲击都是产生应力之源,包括有机械应力和热应力,应力产生于:
4 e! D) y ?( \" Y+ e (一).在模具加工制造过程中
- Q% q" [* a9 g( ~" X! n& \ 1、毛坯锻造质量问题% S- Z, }8 O4 d; h* a
有些模具只生产了几百件就出现裂纹,而且裂纹发展很快。有可能是锻造时只保证了外型尺寸,而钢材中的树枝状晶体、夹杂碳化物、缩孔、气泡等疏松缺陷沿加工方法被延伸拉长,形成流线,这种流线对以后的最后的淬火变形、开裂、使用过程中的脆裂、失效倾向影响极大。 f# f3 M/ }: @. ?/ O/ y
2、在车、铣、刨等终加工时产生的切削应力,这种应力可通过中间退火来消除。
/ |; C( R5 B2 d8 _& M 3、淬火钢磨削时产生磨削应力,磨削时产生摩擦热,产生软化层、脱碳层,降低了热疲劳强度,容易导致热裂、早期裂纹。对h13钢在精磨后,可采取加热至510-570℃,以厚度每25mm保温一小时进行消除应力退火。: K# H2 J; w9 O) h. q/ T
4、电火花加工产生应力。模具表面产生一层富集电极元素和电介质元素的白亮层,又硬又脆,这一层本身会有裂纹,有应力。电火花加工时应采用高的频率,使白亮层减到最小,必须进行抛光方法去除,并进行回火处理,回火在三级回火温度进行。. c q: z5 X' n; N2 o! ]% H) ]/ P
(二).模具处理过程中
% Q$ O& z4 W2 V; }2 F4 x& S 热处理不当,会导致模具开裂而过早报废,特别是只采用调质,不进行淬火,再进行表面氮化工艺,在压铸几千模次后会出现表面龟裂和开裂。1 V; S) u) M5 {. H' I* _
钢淬火时产生应力,是冷却过程中的热应力与相变时的组织应力叠加的结果,淬火应力是造成变形、开裂的原因,固必须进行回火来消除应力。$ ^! c2 `4 B. x
(三).在压铸生产过程中
2 V+ |) ^" y, _ 1、模温
4 m: W) C6 C* d0 `; y1 h' } 模具在生产前应预热到一定的温度,否则当高温金属液充型时产生激冷,导致模具内外层温度梯度增大,形成热应力,使模具表面龟裂,甚至开裂。1 p& W, A3 I; S$ x# S
在生产过程中,模温不断升高,当模温过热时,容易产生粘模,运动部件失灵而导致模具表面损伤。7 G, W u5 r6 S. ]7 R6 O
应设置冷却温控系统,保持模具工作温度在一定的范围内。
; i d/ M& c; `* n: _ 2、充型
. m( M) M0 ~3 Y. ^, L1 H: P( x1 u 金属液以高压、高速充型,必然会对模具产生激烈的冲击和冲刷,因而产生机械应力和热应力。在冲击过程中,金属液、杂质、气体还会与模具表面产生复杂的化学作用,并加速腐蚀和裂纹的产生。当金属液裹有气体时,会在型腔中低压区先膨胀,当气体压力升高时,产生内向爆破,扯拉出型腔表面的金属质点而造成损伤,因气蚀而产生裂纹。
0 O8 u. D. t( W$ V( j 3、开模& u# [$ p1 C$ K4 x9 G+ P7 n
在抽芯、开模的过程中,当某些元件有形变时,也会产生机械应力。
6 S! |$ v3 i# s9 e! S1 t 4、生产过程8 C* H7 j4 X, P1 ]! W1 q
在每一个压铸件生产过程中,由于模具与金属液之间的热交换,使模具表面产生周期性温度变化,引起周期性的热膨胀和收缩,产生周期性热应力。如浇注时模具表面因升温受到压应力,而开模顶出铸件后,模具表面因降温受到拉应力。当这种交变应力反复循环时,使模具内部积累的应力越来越大,当应力超过材料的疲劳极限时,模具表面产生裂纹。; e# P6 f, L, G, G4 O0 b M7 r) I$ T& F
二、预防模具损伤的措施:9 I" m% }2 c. ~ Y
1.良好的铸件结构设计& `. V9 y% z5 @& x
铸件壁厚尽可能均匀,避免产生热节,以减少模具局部热量集中产生的热疲劳。铸件的转角处应有适当的铸造圆角,以避免模具上有尖角位导致应力产生。
/ h9 C+ P1 P J( n" E0 E( p3 ~- H 2.合理的模具结构设计
& }9 S) Q$ v$ C" w0 A 1)模具中各元件应有足够的刚度、强度,以承受压力而不变形。模具壁厚要足够,才能减少变形。
7 |; o2 n- k# { 2)浇注系统设计尽量减少对型芯冲击、冲蚀。
7 `! f3 a/ U! ?* c 3)正确选择各元件的公差配合和表面粗糙度。
6 H% H0 i* x" ^; o* q; H* _ 4)保持模具热平衡。, I1 j# g1 @; J$ ]* Q" m/ P2 l
3.规范热处理工艺
. B6 l( g% _/ L% [! K B 通过热处理可改变材料的金相组织,保证必要的强度、硬度、高温下尺寸稳定性、抗热疲劳性能和材料切削性能。
. h2 g$ v6 [/ o0 T4 O* i+ ^# D 正确的热处理工艺,才会得到最佳的模具性能,而钢材的性能是受到淬火温度和时间、冷却速度和回火温度控制。
% L: x r6 O- n9 p 4.压铸生产过程控制
8 h V9 @) ?4 h3 o. H# S% f$ [ 1)温度控制:模具的预热温度和工作温度;合金浇注温度,在保证成型良好前提下,用较低的浇注温度。
1 E- @6 k0 M g" R 2)合理的压铸工艺:比压、充填速度。
' V. o0 z0 Q: E. H- U. k1 l 3)调整机器的锁模力,使模具受力均匀。注意清扫模具表面的残削碎片,以免合模时这些多余物使模具表面受力不均匀,引起变形。
& }; N7 {0 J( N. i 4)对合金熔炼严格控制,减少金属液中气体。. ^: r. g3 t0 T# O; D0 f3 Y* z
5.模具的维护与保养
1 X4 d |5 ~. ] 1)定期消除应力
; D" u- g+ b2 R! O 2)模具修补 |
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