压铸模冲蚀的原因及防治.docx
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压铸模冲蚀的原因及防治
壓鑄模沖蝕的原因及防治
模材熱裂及沖蝕的原因:
1.模材不良
2.熱處理
3.設計
4.電火花加工
5.壓鑄參數
6.維護
鋼材的要求
低的含硫量:
在液态铁中,硫有无限的熔解度,在固态铁中则有限。
因此,钢液凝固时,钢的晶粒周围会析出最后凝固的硫化铁。
Fe与Fes形成低熔点的共晶体溶点为988℃,当有氧存在时,生成氧硫化物,其熔点更低,这种低熔点的夹杂物在铸件退火或锯锭锻造加热时熔化,产生薄弱环节,在热应力,收缩应力、打击力等作用下很容易拉裂、形成裂纹。
这就是硫造成钢热脆性的机理。
硫对钢的机械性能也非常有害,特别对冲击韧性的影響
高溫強度、韌性、塑性
在一般壓鑄模的破壞
鋁壓鑄熱龜裂80%浸蝕15%
鋅15%90%因為與其它金屬親合力強
熱處理
淬火冷卻速率〉28℃/分
1030℃~540℃
防止Pearlite﹝珠光體﹞析出、減少碳化物析出及Bainite﹝貝茵體﹞形體。
真空熱處理爐要10bar以上→冷卻速度要夠快
一般熱處理我們都檢驗硬度是否有達到硬度要求而已,其實是不夠
如果有問題的鋼材還可做以下的檢驗:
1.宏觀的破壞性檢測:
主要檢查材料的多孔性、偏析、亀裂、裂縫、非金屬夾雜…。
2.金相檢查:
主要檢查材料晶界上的偏析、分佈狀態、晶粒度、晶界間夾雜…。
3.超音波檢驗:
主要檢查材料內部缺陷與大小。
氮化處理
一般不能太厚不然容易形成化合物層,這樣反而容剝落形成裂縫
鑲件0.05mm
入子0.13mm
澆道0.3mm
模具設計
澆注系統設計盡量減少對模仁的衝擊、沖蝕
模穴避免尖角R〉1mm
冷卻水路的設計
型腔至水路距離最少25mm
型腔底部夾角至水路距離最少50mm
澆道至水路至少28mm
水路與水路間距為3Φ
用銅棒改善冷凍效果
銅棒與模仁間隙為0.1mm~0.05mm
主流道長度〉50mm
﹝料管位置不能離模穴太近﹞
補銲的要領
焊接修复是模具修复中一种常用手段。
在焊接前,应先掌握所焊模具钢型号,用机械加工或磨削消除表面缺陷,焊接表面必须是干净和经烘干的。
所用焊条应同模具钢成分一致,也必须是干净和经烘干的。
模具与焊条一起预热(H13为450℃),待表面与心部温度一致后,在保护气下焊接修复。
在焊接过程中,当温度低于260℃时,要重新加热。
焊接后,当模具冷却至手可触摸,再加热至475℃,按25mm/h保温。
最后于静止的空气中完全冷却,再进行型腔的修整和精加工。
模具焊后进行加热回火,是焊接修复中重要的一环,即消除焊接应力以及对焊接时被加热淬火的焊层下面的薄层进行回火。
電火花加工的問題
1.電火花變質層﹝白層﹞,表面會有很大的應力,會要造成裂縫。
﹝加工完後要將硬質層表面打磨掉,若需要最好再做去應力處理﹞
Ip↓放電時間短
2.加工油污染﹝造成點蝕﹞
3.2次放電造成的坑洞﹝裂縫成長源﹞
壓鑄條件
影響模仁壽命的重要因子
模面的交變溫度差﹝△T要少﹞
頂出、開模、噴脫模劑
△T
其影響因素:
金屬液溫度﹝製程許可的話溫度盡量壓低﹞、模具預熱溫度﹝預熱溫度最好為200~350℃﹞、鑄件壁厚﹝均勻肉厚﹞、冷卻水溫﹝40~50℃﹞、噴離型劑的量、臨時停機而未合模﹝要合模﹞、調冷卻水大小、不要停機﹝打開﹞太久,馬上生產、壓射速度應低於規範值﹝60m/s﹞。
保持模具熱平衡
抗沖蝕的方法﹝薄壁鑄件﹞
將材料熱處理的硬度提高﹝但要注意熱脆性﹞
鋼材外表鍍層﹝TiNTiAlN﹞
先氮化再進行PACVDPCVD
如果只做PVD鍍層容易剝落﹝基材與鍍層熱膨脹不同﹞
氮化+TiAlN+Al2O3
氮化
鑲件HOTVARHRC56~58
鑲件ASP-23HRC63~65
ABP+氮化+ABP
最大抗拉強度
型腔面拉應力
壓鑄生產中模具去應力回火時間的安排
第1次試模後
第2次1000~2000shoot
第3次5000~10000shoot
以後1~2萬模次
另外參考資料﹝應視我們的製程條件去定SOP﹞
模具使用一段时间后,由于压射速度过高和长时间使用,型腔和型芯上会有沉积物。
这些沉积物是由脱模剂、冷却液的杂质和少量压铸金属在高温高压下结合而成。
这些沉积物相当硬,并与型芯和型腔表面粘附牢固,很难清除。
在清除沉积物时,不能用喷灯加热清除,这可能导致模具表面局部热点或脱碳点的产生,从而成为热裂的发源地。
应采用研磨或机械去除,但不得伤及其它型面,造成尺寸变化。
经常保养可以使模具保持良好的使用状态。
新模具在试模后,无论试模合格与否,均应在模具未冷却至室温的情况下,进行去应力回火。
当新模具使用到设计寿命的1/6~1/8时,即铝压铸模10000模次,镁、锌压铸模5000模次,铜压铸模800模次,应对模具型腔及模架进行450—480℃回火,并对型腔抛光和氮化,以消除内应力和型腔表面的轻微裂纹。
以后每12000~15000模次进行同样保养。
当模具使用50000模次后,可每25000~30000模次进行一次保养。
采用上述方法,可明显减缓由于热应力导致龟裂的产生速度和时间。
噴離型劑的注意事項
前后模採用交替噴霧的方法可延長模具壽命
從不同角度均勻交替地噴脫模劑
最主要模面溫度要保持均勻
模面不得低於200℃﹝最佳為200~350﹞
可用紅外線測模面溫度
噴離型劑噴嘴口與模面距離會影響冷卻強度
間距縮短1倍冷卻強度增加4倍
原理:
ABP表面複合處理基本上是以特殊介質高
速撞擊材料表面之後,在材料表面形成一層
緊密而壓縮的組織(如圖一、二所示),通常此
影響區的深度範圍約有0.07~0.10mm左右,
視不同ABP表面複合處理的製程而定。
圖一、介質高速撞擊表面
圖二、表面緻密組織的形成
ABP表面複合處理的優點為:
◎抗熱疲勞強度提高。
◎抗熱侵蝕性提高。
◎殘留加工應力的去除。
◎表面強度(如圖三所示)與硬度增加。
◎表面組織較為緻密(如照片三所示)。
模具經過加工處理後,通常會在材料表
面形成殘留的張應力(TensileStress),
此應力會造成模具材料表面缺陷的根源
。
以ABP表面處理方式所產生之壓縮應
力(CompressiveStress)正好與此張應
力互相抵消(如圖四所示),同時在材料
表面形成較微緻密的組織,將使的材料
的表面缺陷降低,以防止因疲勞產生之
龜裂。
特性:
◎表面組織較為緻密
◎表面硬度之提昇
◎去除放電白層
◎提高材料表面硬度及韌性
(如圖五及圖六所示)
照片一、EDM+Polish+ABP處理面
照片二、材料經EDM加工後截面組織
照片三、ABP處理截面硬化組織400X
應用:
ABP表面複合處理雖以壓鑄模具為出發點,但其應用範圍卻可以延伸至其它領域,特別是在熱、溫鍛造模具方面,因而可廣泛應用於壓鑄與鍛造模具。
經由ABP表面複合處理後所產生的高緻密組織及高材料表面強度,不僅可以降低材料表面之缺陷,更能延長模具之使用壽命。
圖七、PinonDisk磨耗測試
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