造成壓鑄生產(chǎn)模具損壞的原因及預(yù)防措施
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造成壓鑄生產(chǎn)模具損壞的原因及預(yù)防措施
一、造成 壓鑄生產(chǎn)模具損壞的原因：
在壓鑄生產(chǎn)中，模具損壞最常見(jiàn)的形式是裂紋、開(kāi)裂。應(yīng)力是導(dǎo)致模具損壞的主要原因。熱、機(jī)械、化學(xué)、操作沖擊都是產(chǎn)生應(yīng)力之源，包括有機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力，應(yīng)力產(chǎn)生于：
（一）.在模具加工制造過(guò)程中
1、毛坯鍛造質(zhì)量問(wèn)題
有些模具只生產(chǎn)了幾百件就出現(xiàn)裂紋，而且裂紋發(fā)展很快。有可能是鍛造時(shí)只保證了外型尺寸，而鋼材中的樹(shù)枝狀晶體、夾雜碳化物、縮孔、氣泡等疏松缺陷沿加工方法被延伸拉長(zhǎng)，形成流線，這種流線對(duì)以后的最后的淬火變形、開(kāi)裂、使用過(guò)程中的脆裂、失效傾向影響極大。
2、在車(chē)、銑、刨等終加工時(shí)產(chǎn)生的切削應(yīng)力，這種應(yīng)力可通過(guò)中間退火來(lái)消除。
3、淬火鋼磨削時(shí)產(chǎn)生磨削應(yīng)力，磨削時(shí)產(chǎn)生摩擦熱，產(chǎn)生軟化層、脫碳層，降低了熱疲勞強(qiáng)度，容易導(dǎo)致熱裂、早期裂紋。對(duì)H13鋼在精磨后，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(yīng)力退火。
4、電火花加工產(chǎn)生應(yīng)力。模具表面產(chǎn)生一層富集電極元素和電介質(zhì)元素的白亮層，又硬又脆，這一層本身會(huì)有裂紋，有應(yīng)力。電火花加工時(shí)應(yīng)采用高的頻率，使白亮層減到最小，必須進(jìn)行拋光方法去除，并進(jìn)行回火處理，回火在三級(jí)回火溫度進(jìn)行。
（二）.模具處理過(guò)程中
熱處理不當(dāng)，會(huì)導(dǎo)致模具開(kāi)裂而過(guò)早報(bào)廢，特別是只采用調(diào)質(zhì)，不進(jìn)行淬火，再進(jìn)行表面氮化工藝，在壓鑄幾千模次后會(huì)出現(xiàn)表面龜裂和開(kāi)裂。
鋼淬火時(shí)產(chǎn)生應(yīng)力，是冷卻過(guò)程中的熱應(yīng)力與相變時(shí)的組織應(yīng)力疊加的結(jié)果，淬火應(yīng)力是造成變形、開(kāi)裂的原因，固必須進(jìn)行回火來(lái)消除應(yīng)力。
（三）.在壓鑄生產(chǎn)過(guò)程中
1、模溫
模具在生產(chǎn)前應(yīng)預(yù)熱到一定的溫度，否則當(dāng)高溫金屬液充型時(shí)產(chǎn)生激冷，導(dǎo)致模具內(nèi)外層溫度梯度增大，形成熱應(yīng)力，使模具表面龜裂，甚至開(kāi)裂。
在生產(chǎn)過(guò)程中，模溫不斷升高，當(dāng)模溫過(guò)熱時(shí)，容易產(chǎn)生粘模，運(yùn)動(dòng)部件失靈而導(dǎo)致模具表面損傷。
應(yīng)設(shè)置冷卻溫控系統(tǒng)，保持模具工作溫度在一定的范圍內(nèi)。
2、充型
金屬液以高壓、高速充型，必然會(huì)對(duì)模具產(chǎn)生激烈的沖擊和沖刷，因而產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力。在沖擊過(guò)程中，金屬液、雜質(zhì)、氣體還會(huì)與模具表面產(chǎn)生復(fù)雜的化學(xué)作用，并加速腐蝕和裂紋的產(chǎn)生。當(dāng)金屬液裹有氣體時(shí)，會(huì)在型腔中低壓區(qū)先膨脹，當(dāng)氣體壓力升高時(shí)，產(chǎn)生內(nèi)向爆破，扯拉出型腔表面的金屬質(zhì)點(diǎn)而造成損傷，因氣蝕而產(chǎn)生裂紋。
3、開(kāi)模
在抽芯、開(kāi)模的過(guò)程中，當(dāng)某些元件有形變時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力。
4、生產(chǎn)過(guò)程
在每一個(gè)壓鑄件生產(chǎn)過(guò)程中，由于模具與金屬液之間的熱交換，使模具表面產(chǎn)生周期性溫度變化，引起周期性的熱膨脹和收縮，產(chǎn)生周期性熱應(yīng)力。如澆注時(shí)模具表面因升溫受到壓應(yīng)力，而開(kāi)模頂出鑄件后，模具表面因降溫受到拉應(yīng)力。當(dāng)這種交變應(yīng)力反復(fù)循環(huán)時(shí)，使模具內(nèi)部積累的應(yīng)力越來(lái)越大，當(dāng)應(yīng)力超過(guò)材料的疲勞極限時(shí)，模具表面產(chǎn)生裂紋。
二、預(yù)防模具損傷的措施：
1.良好的鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
鑄件壁厚盡可能均勻，避免產(chǎn)生熱節(jié)，以減少模具局部熱量集中產(chǎn)生的熱疲勞。鑄件的轉(zhuǎn)角處應(yīng)有適當(dāng)?shù)蔫T造圓角，以避免模具上有尖角位導(dǎo)致應(yīng)力產(chǎn)生。
2.合理的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1）模具中各元件應(yīng)有足夠的剛度、強(qiáng)度，以承受壓力而不變形。模具壁厚要足夠，才能減少變形。
2）澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)盡量減少對(duì)型芯沖擊、沖蝕。
3）正確選擇各元件的公差配合和表面粗糙度。
4）保持模具熱平衡。
3.規(guī)范熱處理工藝
通過(guò)熱處理可改變材料的金相組織，保證必要的強(qiáng)度、硬度、高溫下尺寸穩(wěn)定性、抗熱疲勞性能和材料切削性能。
正確的熱處理工藝，才會(huì)得到最佳的模具性能，而鋼材的性能是受到淬火溫度和時(shí)間、冷卻速度和回火溫度控制。
4.壓鑄生產(chǎn)過(guò)程控制
1）溫度控制：模具的預(yù)熱溫度和工作溫度;合金澆注溫度，在保證成型良好前提下，用較低的澆注溫度。
2）合理的壓鑄工藝：比壓、充填速度。
3）調(diào)整機(jī)器的鎖模力，使模具受力均勻。注意清掃模具表面的殘削碎片，以免合模時(shí)這些多余物使模具表面受力不均勻，引起變形。
4）對(duì)合金熔煉嚴(yán)格控制，減少金屬液中氣體。
5.模具的維護(hù)與保養(yǎng)
1）定期消除應(yīng)力
2）模具修補(bǔ)
一、造成 壓鑄生產(chǎn)模具損壞的原因：
在壓鑄生產(chǎn)中，模具損壞最常見(jiàn)的形式是裂紋、開(kāi)裂。應(yīng)力是導(dǎo)致模具損壞的主要原因。熱、機(jī)械、化學(xué)、操作沖擊都是產(chǎn)生應(yīng)力之源，包括有機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力，應(yīng)力產(chǎn)生于：
（一）.在模具加工制造過(guò)程中
1、毛坯鍛造質(zhì)量問(wèn)題
有些模具只生產(chǎn)了幾百件就出現(xiàn)裂紋，而且裂紋發(fā)展很快。有可能是鍛造時(shí)只保證了外型尺寸，而鋼材中的樹(shù)枝狀晶體、夾雜碳化物、縮孔、氣泡等疏松缺陷沿加工方法被延伸拉長(zhǎng)，形成流線，這種流線對(duì)以后的最后的淬火變形、開(kāi)裂、使用過(guò)程中的脆裂、失效傾向影響極大。
2、在車(chē)、銑、刨等終加工時(shí)產(chǎn)生的切削應(yīng)力，這種應(yīng)力可通過(guò)中間退火來(lái)消除。
3、淬火鋼磨削時(shí)產(chǎn)生磨削應(yīng)力，磨削時(shí)產(chǎn)生摩擦熱，產(chǎn)生軟化層、脫碳層，降低了熱疲勞強(qiáng)度，容易導(dǎo)致熱裂、早期裂紋。對(duì)H13鋼在精磨后，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(yīng)力退火。
4、電火花加工產(chǎn)生應(yīng)力。模具表面產(chǎn)生一層富集電極元素和電介質(zhì)元素的白亮層，又硬又脆，這一層本身會(huì)有裂紋，有應(yīng)力。電火花加工時(shí)應(yīng)采用高的頻率，使白亮層減到最小，必須進(jìn)行拋光方法去除，并進(jìn)行回火處理，回火在三級(jí)回火溫度進(jìn)行。
（二）.模具處理過(guò)程中
熱處理不當(dāng)，會(huì)導(dǎo)致模具開(kāi)裂而過(guò)早報(bào)廢，特別是只采用調(diào)質(zhì)，不進(jìn)行淬火，再進(jìn)行表面氮化工藝，在壓鑄幾千模次后會(huì)出現(xiàn)表面龜裂和開(kāi)裂。
鋼淬火時(shí)產(chǎn)生應(yīng)力，是冷卻過(guò)程中的熱應(yīng)力與相變時(shí)的組織應(yīng)力疊加的結(jié)果，淬火應(yīng)力是造成變形、開(kāi)裂的原因，固必須進(jìn)行回火來(lái)消除應(yīng)力。
（三）.在壓鑄生產(chǎn)過(guò)程中
1、模溫
模具在生產(chǎn)前應(yīng)預(yù)熱到一定的溫度，否則當(dāng)高溫金屬液充型時(shí)產(chǎn)生激冷，導(dǎo)致模具內(nèi)外層溫度梯度增大，形成熱應(yīng)力，使模具表面龜裂，甚至開(kāi)裂。
在生產(chǎn)過(guò)程中，模溫不斷升高，當(dāng)模溫過(guò)熱時(shí)，容易產(chǎn)生粘模，運(yùn)動(dòng)部件失靈而導(dǎo)致模具表面損傷。
應(yīng)設(shè)置冷卻溫控系統(tǒng)，保持模具工作溫度在一定的范圍內(nèi)。
2、充型
金屬液以高壓、高速充型，必然會(huì)對(duì)模具產(chǎn)生激烈的沖擊和沖刷，因而產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力。在沖擊過(guò)程中，金屬液、雜質(zhì)、氣體還會(huì)與模具表面產(chǎn)生復(fù)雜的化學(xué)作用，并加速腐蝕和裂紋的產(chǎn)生。當(dāng)金屬液裹有氣體時(shí)，會(huì)在型腔中低壓區(qū)先膨脹，當(dāng)氣體壓力升高時(shí)，產(chǎn)生內(nèi)向爆破，扯拉出型腔表面的金屬質(zhì)點(diǎn)而造成損傷，因氣蝕而產(chǎn)生裂紋。
3、開(kāi)模
在抽芯、開(kāi)模的過(guò)程中，當(dāng)某些元件有形變時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力。
4、生產(chǎn)過(guò)程
在每一個(gè)壓鑄件生產(chǎn)過(guò)程中，由于模具與金屬液之間的熱交換，使模具表面產(chǎn)生周期性溫度變化，引起周期性的熱膨脹和收縮，產(chǎn)生周期性熱應(yīng)力。如澆注時(shí)模具表面因升溫受到壓應(yīng)力，而開(kāi)模頂出鑄件后，模具表面因降溫受到拉應(yīng)力。當(dāng)這種交變應(yīng)力反復(fù)循環(huán)時(shí)，使模具內(nèi)部積累的應(yīng)力越來(lái)越大，當(dāng)應(yīng)力超過(guò)材料的疲勞極限時(shí)，模具表面產(chǎn)生裂紋。
二、預(yù)防模具損傷的措施：
1.良好的鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
鑄件壁厚盡可能均勻，避免產(chǎn)生熱節(jié)，以減少模具局部熱量集中產(chǎn)生的熱疲勞。鑄件的轉(zhuǎn)角處應(yīng)有適當(dāng)?shù)蔫T造圓角，以避免模具上有尖角位導(dǎo)致應(yīng)力產(chǎn)生。
2.合理的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1）模具中各元件應(yīng)有足夠的剛度、強(qiáng)度，以承受壓力而不變形。模具壁厚要足夠，才能減少變形。
2）澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)盡量減少對(duì)型芯沖擊、沖蝕。
3）正確選擇各元件的公差配合和表面粗糙度。
4）保持模具熱平衡。
3.規(guī)范熱處理工藝
通過(guò)熱處理可改變材料的金相組織，保證必要的強(qiáng)度、硬度、高溫下尺寸穩(wěn)定性、抗熱疲勞性能和材料切削性能。
正確的熱處理工藝，才會(huì)得到最佳的模具性能，而鋼材的性能是受到淬火溫度和時(shí)間、冷卻速度和回火溫度控制。
4.壓鑄生產(chǎn)過(guò)程控制
1）溫度控制：模具的預(yù)熱溫度和工作溫度;合金澆注溫度，在保證成型良好前提下，用較低的澆注溫度。
2）合理的壓鑄工藝：比壓、充填速度。
3）調(diào)整機(jī)器的鎖模力，使模具受力均勻。注意清掃模具表面的殘削碎片，以免合模時(shí)這些多余物使模具表面受力不均勻，引起變形。
4）對(duì)合金熔煉嚴(yán)格控制，減少金屬液中氣體。
5.模具的維護(hù)與保養(yǎng)
1）定期消除應(yīng)力
2）模具修補(bǔ)
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