造成(chéng)壓鑄生産模具損壞的原因及預防措施
作者: 來源: 發(fā)表時(shí)間:2011-12-16 浏覽:次 百度一下
造成(chéng)壓鑄生産模具損壞的原因及預防措施
一、造成(chéng) 壓鑄生産模具損壞的原因:
在壓鑄生産中,模具損壞最常見的形式是裂紋、開(kāi)裂。應力是導緻模具損壞的主要原因。熱、機械、化學(xué)、操作沖擊都(dōu)是産生應力之源,包括有機械應力和熱應力,應力産生于:
(一).在模具加工制造過(guò)程中
1、毛坯鍛造質量問題
有些模具隻生産了幾百件就(jiù)出現裂紋,而且裂紋發(fā)展很快。有可能(néng)是鍛造時(shí)隻保證了外型尺寸,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(bèi)延伸拉長(cháng),形成(chéng)流線,這(zhè)種(zhǒng)流線對(duì)以後(hòu)的最後(hòu)的淬火變形、開(kāi)裂、使用過(guò)程中的脆裂、失效傾向(xiàng)影響極大。
2、在車、銑、刨等終加工時(shí)産生的切削應力,這(zhè)種(zhǒng)應力可通過(guò)中間退火來消除。
3、淬火鋼磨削時(shí)産生磨削應力,磨削時(shí)産生摩擦熱,産生軟化層、脫碳層,降低了熱疲勞強度,容易導緻熱裂、早期裂紋。對(duì)H13鋼在精磨後(hòu),可采取加熱至510-570℃,以厚度每25mm保溫一小時(shí)進(jìn)行消除應力退火。
4、電火花加工産生應力。模具表面(miàn)産生一層富集電極元素和電介質元素的白亮層,又硬又脆,這(zhè)一層本身會(huì)有裂紋,有應力。電火花加工時(shí)應采用高的頻率,使白亮層減到最小,必須進(jìn)行抛光方法去除,并進(jìn)行回火處理,回火在三級回火溫度進(jìn)行。
(二).模具處理過(guò)程中
熱處理不當,會(huì)導緻模具開(kāi)裂而過(guò)早報廢,特别是隻采用調質,不進(jìn)行淬火,再進(jìn)行表面(miàn)氮化工藝,在壓鑄幾千模次後(hòu)會(huì)出現表面(miàn)龜裂和開(kāi)裂。
鋼淬火時(shí)産生應力,是冷卻過(guò)程中的熱應力與相變時(shí)的組織應力疊加的結果,淬火應力是造成(chéng)變形、開(kāi)裂的原因,固必須進(jìn)行回火來消除應力。
(三).在壓鑄生産過(guò)程中
1、模溫
模具在生産前應預熱到一定的溫度,否則當高溫金屬液充型時(shí)産生激冷,導緻模具内外層溫度梯度增大,形成(chéng)熱應力,使模具表面(miàn)龜裂,甚至開(kāi)裂。
在生産過(guò)程中,模溫不斷升高,當模溫過(guò)熱時(shí),容易産生粘模,運動部件失靈而導緻模具表面(miàn)損傷。
應設置冷卻溫控系統,保持模具工作溫度在一定的範圍内。
2、充型
金屬液以高壓、高速充型,必然會(huì)對(duì)模具産生激烈的沖擊和沖刷,因而産生機械應力和熱應力。在沖擊過(guò)程中,金屬液、雜質、氣體還(hái)會(huì)與模具表面(miàn)産生複雜的化學(xué)作用,并加速腐蝕和裂紋的産生。當金屬液裹有氣體時(shí),會(huì)在型腔中低壓區先膨脹,當氣體壓力升高時(shí),産生内向(xiàng)爆破,扯拉出型腔表面(miàn)的金屬質點而造成(chéng)損傷,因氣蝕而産生裂紋。
3、開(kāi)模
在抽芯、開(kāi)模的過(guò)程中,當某些元件有形變時(shí),也會(huì)産生機械應力。
4、生産過(guò)程
在每一個壓鑄件生産過(guò)程中,由于模具與金屬液之間的熱交換,使模具表面(miàn)産生周期性溫度變化,引起(qǐ)周期性的熱膨脹和收縮,産生周期性熱應力。如澆注時(shí)模具表面(miàn)因升溫受到壓應力,而開(kāi)模頂出鑄件後(hòu),模具表面(miàn)因降溫受到拉應力。當這(zhè)種(zhǒng)交變應力反複循環時(shí),使模具内部積累的應力越來越大,當應力超過(guò)材料的疲勞極限時(shí),模具表面(miàn)産生裂紋。
二、預防模具損傷的措施:
1.良好(hǎo)的鑄件結構設計
鑄件壁厚盡可能(néng)均勻,避免産生熱節,以減少模具局部熱量集中産生的熱疲勞。鑄件的轉角處應有适當的鑄造圓角,以避免模具上有尖角位導緻應力産生。
2.合理的模具結構設計
1)模具中各元件應有足夠的剛度、強度,以承受壓力而不變形。模具壁厚要足夠,才能(néng)減少變形。
2)澆注系統設計盡量減少對(duì)型芯沖擊、沖蝕。
3)正确選擇各元件的公差配合和表面(miàn)粗糙度。
4)保持模具熱平衡。
3.規範熱處理工藝
通過(guò)熱處理可改變材料的金相組織,保證必要的強度、硬度、高溫下尺寸穩定性、抗熱疲勞性能(néng)和材料切削性能(néng)。
正确的熱處理工藝,才會(huì)得到最佳的模具性能(néng),而鋼材的性能(néng)是受到淬火溫度和時(shí)間、冷卻速度和回火溫度控制。
4.壓鑄生産過(guò)程控制
1)溫度控制:模具的預熱溫度和工作溫度;合金澆注溫度,在保證成(chéng)型良好(hǎo)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)調整機器的鎖模力,使模具受力均勻。注意清掃模具表面(miàn)的殘削碎片,以免合模時(shí)這(zhè)些多餘物使模具表面(miàn)受力不均勻,引起(qǐ)變形。
4)對(duì)合金熔煉嚴格控制,減少金屬液中氣體。
5.模具的維護與保養
1)定期消除應力
2)模具修補
一、造成(chéng) 壓鑄生産模具損壞的原因:
在壓鑄生産中,模具損壞最常見的形式是裂紋、開(kāi)裂。應力是導緻模具損壞的主要原因。熱、機械、化學(xué)、操作沖擊都(dōu)是産生應力之源,包括有機械應力和熱應力,應力産生于:
(一).在模具加工制造過(guò)程中
1、毛坯鍛造質量問題
有些模具隻生産了幾百件就(jiù)出現裂紋,而且裂紋發(fā)展很快。有可能(néng)是鍛造時(shí)隻保證了外型尺寸,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(bèi)延伸拉長(cháng),形成(chéng)流線,這(zhè)種(zhǒng)流線對(duì)以後(hòu)的最後(hòu)的淬火變形、開(kāi)裂、使用過(guò)程中的脆裂、失效傾向(xiàng)影響極大。
2、在車、銑、刨等終加工時(shí)産生的切削應力,這(zhè)種(zhǒng)應力可通過(guò)中間退火來消除。
3、淬火鋼磨削時(shí)産生磨削應力,磨削時(shí)産生摩擦熱,産生軟化層、脫碳層,降低了熱疲勞強度,容易導緻熱裂、早期裂紋。對(duì)H13鋼在精磨後(hòu),可采取加熱至510-570℃,以厚度每25mm保溫一小時(shí)進(jìn)行消除應力退火。
4、電火花加工産生應力。模具表面(miàn)産生一層富集電極元素和電介質元素的白亮層,又硬又脆,這(zhè)一層本身會(huì)有裂紋,有應力。電火花加工時(shí)應采用高的頻率,使白亮層減到最小,必須進(jìn)行抛光方法去除,并進(jìn)行回火處理,回火在三級回火溫度進(jìn)行。
(二).模具處理過(guò)程中
熱處理不當,會(huì)導緻模具開(kāi)裂而過(guò)早報廢,特别是隻采用調質,不進(jìn)行淬火,再進(jìn)行表面(miàn)氮化工藝,在壓鑄幾千模次後(hòu)會(huì)出現表面(miàn)龜裂和開(kāi)裂。
鋼淬火時(shí)産生應力,是冷卻過(guò)程中的熱應力與相變時(shí)的組織應力疊加的結果,淬火應力是造成(chéng)變形、開(kāi)裂的原因,固必須進(jìn)行回火來消除應力。
(三).在壓鑄生産過(guò)程中
1、模溫
模具在生産前應預熱到一定的溫度,否則當高溫金屬液充型時(shí)産生激冷,導緻模具内外層溫度梯度增大,形成(chéng)熱應力,使模具表面(miàn)龜裂,甚至開(kāi)裂。
在生産過(guò)程中,模溫不斷升高,當模溫過(guò)熱時(shí),容易産生粘模,運動部件失靈而導緻模具表面(miàn)損傷。
應設置冷卻溫控系統,保持模具工作溫度在一定的範圍内。
2、充型
金屬液以高壓、高速充型,必然會(huì)對(duì)模具産生激烈的沖擊和沖刷,因而産生機械應力和熱應力。在沖擊過(guò)程中,金屬液、雜質、氣體還(hái)會(huì)與模具表面(miàn)産生複雜的化學(xué)作用,并加速腐蝕和裂紋的産生。當金屬液裹有氣體時(shí),會(huì)在型腔中低壓區先膨脹,當氣體壓力升高時(shí),産生内向(xiàng)爆破,扯拉出型腔表面(miàn)的金屬質點而造成(chéng)損傷,因氣蝕而産生裂紋。
3、開(kāi)模
在抽芯、開(kāi)模的過(guò)程中,當某些元件有形變時(shí),也會(huì)産生機械應力。
4、生産過(guò)程
在每一個壓鑄件生産過(guò)程中,由于模具與金屬液之間的熱交換,使模具表面(miàn)産生周期性溫度變化,引起(qǐ)周期性的熱膨脹和收縮,産生周期性熱應力。如澆注時(shí)模具表面(miàn)因升溫受到壓應力,而開(kāi)模頂出鑄件後(hòu),模具表面(miàn)因降溫受到拉應力。當這(zhè)種(zhǒng)交變應力反複循環時(shí),使模具内部積累的應力越來越大,當應力超過(guò)材料的疲勞極限時(shí),模具表面(miàn)産生裂紋。
二、預防模具損傷的措施:
1.良好(hǎo)的鑄件結構設計
鑄件壁厚盡可能(néng)均勻,避免産生熱節,以減少模具局部熱量集中産生的熱疲勞。鑄件的轉角處應有适當的鑄造圓角,以避免模具上有尖角位導緻應力産生。
2.合理的模具結構設計
1)模具中各元件應有足夠的剛度、強度,以承受壓力而不變形。模具壁厚要足夠,才能(néng)減少變形。
2)澆注系統設計盡量減少對(duì)型芯沖擊、沖蝕。
3)正确選擇各元件的公差配合和表面(miàn)粗糙度。
4)保持模具熱平衡。
3.規範熱處理工藝
通過(guò)熱處理可改變材料的金相組織,保證必要的強度、硬度、高溫下尺寸穩定性、抗熱疲勞性能(néng)和材料切削性能(néng)。
正确的熱處理工藝,才會(huì)得到最佳的模具性能(néng),而鋼材的性能(néng)是受到淬火溫度和時(shí)間、冷卻速度和回火溫度控制。
4.壓鑄生産過(guò)程控制
1)溫度控制:模具的預熱溫度和工作溫度;合金澆注溫度,在保證成(chéng)型良好(hǎo)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)調整機器的鎖模力,使模具受力均勻。注意清掃模具表面(miàn)的殘削碎片,以免合模時(shí)這(zhè)些多餘物使模具表面(miàn)受力不均勻,引起(qǐ)變形。
4)對(duì)合金熔煉嚴格控制,減少金屬液中氣體。
5.模具的維護與保養
1)定期消除應力
2)模具修補
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