探究壓鑄模失效主因，提高壓鑄模具使用壽命
2017-02-23
提高壓鑄模具使用壽命的方法
壓鑄模由于生產(chǎn)周期長、投資大、制造精度高，故造價高，因此希望模具有較高的使用壽命。但由于材料、機械加工等一系列內(nèi)外因素的影響，導(dǎo)致模具過早失效而報廢，造成極大的浪費。
壓鑄模失效形式主要有：尖角、拐角處開裂、劈裂、熱裂紋（龜裂）、磨損、沖蝕等。造成壓鑄模失效的主要原因有：材料自身存在的缺陷、加工、使用、維修以及熱處理的問題。
一、材料自身存在的缺陷
眾所周知，壓鑄模的使用條件極為惡劣。以鋁壓鑄模為例，鋁的熔點為580-740℃，使用時，鋁液溫度控制在650-720℃。在不對模具預(yù)熱的情況下壓鑄，型腔表面溫度由室溫直升至液溫，型腔表面承受極大的拉應(yīng)力。開模頂件時，型腔表面承受極大的壓應(yīng)力。數(shù)千次的壓鑄后，模具表面便產(chǎn)生龜裂等缺陷。
由此可見，壓鑄使用條件屬急熱急冷。模具材料應(yīng)選用冷熱疲勞抗力、斷裂韌性、熱穩(wěn)定性高的熱作模具鋼。H13(4Cr5MoV1Si)是目前應(yīng)用較廣泛的材料，據(jù)介紹，國外80%的型腔均采用H13，現(xiàn)在國內(nèi)仍大量使用3Cr2W8V,但3Cr2W8VT_藝性能不好，導(dǎo)熱性很差，線膨脹系數(shù)高，工作中產(chǎn)生很大熱應(yīng)力，導(dǎo)致模具產(chǎn)生龜裂甚至破裂，并且加熱時易脫碳，降低模具抗磨損性能，因此屬于淘汰鋼種。馬氏體時效鋼適用于耐熱裂而對耐磨性和耐蝕性要求不高的模具。鎢鉬等耐熱合金只有于熱裂和腐蝕較嚴(yán)重的小型鑲塊，雖然這些合金即脆又有缺口敏感性，但其優(yōu)點是有良好的導(dǎo)熱性，對需要冷卻而又不能設(shè)置水道的厚壓鑄件壓鑄模有良好的適應(yīng)性。因此，在合理的熱處理與生產(chǎn)管理下，H13仍具有滿意的使用性能。
制造壓鑄模的材料，無論從哪一方面都應(yīng)符合設(shè)計要求，保證壓鑄模在其正常的使用條件下達(dá)到設(shè)計使用壽命。因此，在投入生產(chǎn)之前，應(yīng)對材料進行一系列檢查，以防帶缺陷材料，造成模具早期報廢和加工費用的浪費。常用檢查手段有宏觀腐蝕檢查、金相檢查、超聲波檢查。
（1）宏觀腐蝕檢查。主要檢查材料的多孔性、偏析、龜裂、裂紋、非金屬夾雜以及表面的錘裂、接縫。
（2）金相檢查。主要檢查材料晶界上碳化物的偏析、分布狀態(tài)、晶料度以及晶粒間夾雜等。
（3）超聲波檢查。主要檢查材料內(nèi)部的缺陷和大小。
二、壓鑄模的加工、使用、維修和保養(yǎng)
模具設(shè)計手冊中已詳細(xì)介紹了壓鑄模設(shè)計中應(yīng)注意的問題，但在確定壓射速度時，較 大速度應(yīng)不超過100m/S。速度太高，促使模具腐蝕及型腔和型芯上沉積物增多；但過低易使鑄件產(chǎn)生缺陷。因此對于鎂、鋁、鋅相應(yīng)的較 低壓射速度為27、18、12m/s，鑄鋁的較 大壓射速度不應(yīng)超過53m/s，平均壓射速度為43m/s。
在加工過程中，較厚的模板不能用疊加的方法保證其厚度。因為鋼板厚1倍，彎曲變形量減少85%，疊層只能起疊加作用。厚度與單板相同的2塊板彎曲變形量是單板的4倍。另外在加工冷卻水道時，兩面加工中應(yīng)特別注意保證同心度。如果頭部拐角，又不相互同心，那么在使用過程中，連接的拐角處就會開裂。冷卻系統(tǒng)的表面應(yīng)當(dāng)光滑，較 好不留機加工痕跡。
電火花加工在模具型腔加工中應(yīng)用越來越廣泛，但加工后的型腔表面留有淬硬層。這是由于加工中，模具表面自行滲碳淬火造成的。淬硬層厚度由加工時電流強度和頻率決定，粗加工時較深，精加工時較淺。無論深淺，模具表面均有極大應(yīng)力。若不~淬硬層或~應(yīng)力，在使用過程中，模具表面就會產(chǎn)生龜裂、點蝕和開裂。~淬硬層或去應(yīng)力可用：①用油石或研磨去除淬硬層；②在不降低硬度的情況下，低于回火溫度下去應(yīng)力，這樣可大幅度降低模腔表面應(yīng)力。
模具在使用過程中應(yīng)嚴(yán)格控制鑄造工藝流程。在工藝許可范圍內(nèi)，盡量降低鋁液的燒鑄溫度，壓射速度，提高模具預(yù)熱溫度。鋁壓鑄模的預(yù)熱溫度由100~130℃提高至180~200℃，模具壽命可大幅度提高。