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3.
4精心設計模具的結(jié)構(gòu)
模具設計的內(nèi)容極為豐富，可以從鑄件的結(jié)構(gòu)工藝性分析著手。由于鑄件結(jié)構(gòu)設計上的不合理，導致模具中存在著細薄的截面，成為斷裂的根源。斜度值的不合理，引起抽芯，開模或取件時的擦傷。型腔壁面交界處的倒角，稍有疏漏，造成應力集中裂紋。澆注系統(tǒng)的設計中，在流向、截面積、壓射速度等控制不當，造成對型壁或型芯的沖蝕。金屬液進入型腔后形成的渦流，由于渦心部分的流速為無窮大，對模面起到強烈的鏤蝕作用，造成局部拉毛，模具的剛度不足，由于片面地強調(diào)節(jié)約鋼材，導致早期變形或斷裂的情況，時有發(fā)生。在各構(gòu)件配合精度等級如選用不當，或者是由于有余隙的存在，引起導熱率的下降，過早地產(chǎn)生熱疲勞，或者是由于裝配尺寸過緊，形成予應力，壓鑄過程中模具出現(xiàn)爆
裂。在現(xiàn)代的模具結(jié)構(gòu)中已考慮采用快速頂出機構(gòu)，在這里，一方面固然是為了提高生產(chǎn)效率的需要。但是從另一個角度來看，也是為了減少鑄件的留模時問，為卸除模具材料的熱載荷而設計的。
3.
5合金熔煉，保溫過程中的有關控制
模具型面在高速金屬流的沖刷下，產(chǎn)生熱沖蝕。凡是出現(xiàn)沖蝕的部位，都會使鑄件的尺寸精度和表面光潔度有所下降，甚至于使該處與鑄件咬合，影響順利出模。為此，控制溫度參數(shù)，其中包括合金溫度的掌握以及控制模具始終處于熱平衡狀態(tài)，至關重要。此外合金中的氣體問題，在壓鑄這樣一個高速、高壓充型特定的環(huán)境下，隨著金屬液流的噴濺而產(chǎn)生爆裂，出現(xiàn)了對模具的氣蝕問題，在型面上留下麻點，在這方面應予以重視。為此對合金進行精煉除氣，一方面乃是出于凈化合金液的需要，而在避免產(chǎn)生氣蝕作用，防止模面上形成麻點也是有益的。此外，合金中含鐵量的控制，對于防止粘模至關重要。但根據(jù)Al-Fe相圖可知，鋁在600℃左右，容易溶入鐵中形成固溶體，容易粘附于模面上，使鑄件的表面質(zhì)量下降。嚴重時，在模面形成脆性的鐵鋁化合物，成為裂紋源。在這個問題上，除了涂料能起到一部分作用外，合金中合適的含鐵量的控制，值得注意。過高的含鐵量可用鋁來調(diào)整，與鋁的比例可按10:2來處理，過低的含鐵量，要采用增鐵的措施來解決。
3．6采用最佳模具熱處理規(guī)范
作為壓鑄模具的材料必須具有較高的熱強性和回火穩(wěn)定性，這樣才有可能獲得高的熱疲勞抗力和耐磨性。作為鋁合金壓鑄用的模具材料，當前比較適用的仍是屬于國內(nèi)最為普遍采用的鎢系高熱強模具鋼3Cr2W8V鋼。其鍛造性能好，在機械加工性能及熱處理工藝性能上也較佳。對于3Cr2W8V鋼，由于熱處理工藝不當，在壽命問題上常常會出現(xiàn)大起大落的現(xiàn)象。其中以淬火與回火的工藝，尤其要求嚴格掌握，直接影響到模具熱疲勞抗力，熱強性和回火抗力。
目前大部分工廠對壓鑄模所取的淬火溫度為1050-1100 ℃，進一步提高淬火溫度的呼聲很高，但是也其有利弊。眾所周知，隨著淬火溫度的提高，其有利方面如下：
1)更多的碳化物溶入奧氏體，將使淬火后的馬氏體具有較高的回火穩(wěn)定性，熱強度，耐磨性和耐疲勞性能也均相應地提高；
2)一定程度上減少碳化物帶狀偏析，減輕了剩余碳化物對基體的切割作用。也改善了材料性能上的方向性，并使剩余碳化物變得更少、小、勻和圓態(tài)，提高強韌性。
3)使板條馬氏體數(shù)量增加，提高強韌性，降低裂紋的擴展速度。
但是有其不利的一面：
1)晶粒粗化，使模具韌性下降。如奧氏體化溫度為10500C時，晶粒度等級9^-10級，奧氏體化溫度為11500C時，晶粒度等級為2飛級。
2)模具更易變形。
3)模具表面更易氧化脫碳。
權(quán)衡利弊，個人認為，對壓鑄模來說，其主要失效形式是熱疲勞和熱沖蝕，因此高溫強度，硬度和回火抗力比韌性更為重要，提高淬火溫度將可進一步發(fā)揮3Cr2W8V鋼作為壓鑄模材料的潛力，至于模具的變形和氧化脫碳，可通過相應的措施予以解決。例如在淬火加熱時采用兩次予熱，其中第二次予熱溫度取850^-870℃，略低于最后淬火溫度，其目的是減少模具到溫的時間差，縮短高溫保溫時間，以減輕由于高溫加熱而帶來的弊端；又如采用二次分級淬火或等溫淬火，則可減少變形：其他如加強鹽浴脫氧或在有保護性氣氛的箱式爐中加熱，可避免氧化脫碳等。
由于3Cr2W8V鋼的成分在允許范圍內(nèi)有波動，理論上應有其最佳淬火溫度。當采用較高淬火溫度時，其最好的含碳量在規(guī)定含量的下限；而其含鎢量在規(guī)定含量的上限，這樣可使淬火后仍能獲得較細的晶粒。回火溫度的選擇：通常認為回火到硬度HRC47-48有最好的抗熱疲勞性，但該回火溫度必須高于模具使用溫度30^-500C，否則在使用過程中會再次出現(xiàn)回火現(xiàn)象。
淬火溫度愈高，回火溫度也應相應地提高，才能發(fā)揮提高淬火溫度的效果。如淬火溫度為1050~10750C時，回火溫度為560-6000C；淬火溫度為1100、1150℃時，回火溫度應取600~6500C。回火次數(shù)對于鋁合金模具為兩次到三次，對于銅合金模具則為三次，以消除殘留奧氏體，避免在使用過程中由于殘留奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體而引起內(nèi)應力，嚴重地影響模具的壽命。
3．7模具高能量密度表面強化處理
高能量密度表面強化是材料表面施加極高的能量，使之發(fā)生物理化學變化，以達到強化的目的。其主要特點是：工序簡單，過程迅速，零件變形小，生產(chǎn)效率高。其中以采用電火花表面強化工藝乃是一項減少表面沖蝕，防止金屬與模面咬合，提高使用壽命的有效途徑之一。其原理系利用脈沖電路的充分放電原理，將硬質(zhì)合金制成的電極(Y68)，接通電源的正極，金屬工件接通電源的負極，二者在空氣中作周期性地接觸，引起氣隙放電，形成火花與高溫。在高溫作用下，碳化鎢從電極上升華釋放，在工件的表面產(chǎn)生并完成一系列包括：重熔，沉識，擴散、化合及淬硬的過程，使被涂復的工件表面形成一層成分均勻，結(jié)構(gòu)致密，高硬度的碳化鎢沉積層．其表面硬度達到HV1100-1400。強化層與基體結(jié)合牢固，耐沖擊，不剝落。強化處理時，工件處予冷·態(tài)，放電點極小，時間短，無退火及變形。經(jīng)強化后的模具，無論在耐熱性，耐蝕性，紅硬性及耐磨1生方面，都有很好的成效。
國外出現(xiàn)的一種氧氮表面擴散法即模具在真空下，在5400C溫度下加熱4小時，并通入氨氣，接著添加丙烷及二氧化碳，直到形成0.03毫米深度的氧化鐵，氮化鐵及碳化鐵為止，經(jīng)600℃溫度處理后，其表面硬度達到HV750。在氮化處理方面，以氣體軟氮化為最好，經(jīng)處理后的模具有較高的表面硬度，耐磨性及沖擊韌性。其化合層致密，為單相￡相，提高了模具抗擦傷，抗咬合，抗粘模和耐腐蝕能力。此外氣體軟氮化的生產(chǎn)周期短，易返修、設備簡單、操作方便。
壓鑄展-鑄造展-2015第十六屆廣州國際壓鑄、鑄造及工業(yè)爐展覽會-中國最受關注的壓鑄鑄造展會-巨浪展覽-The 16th
Guangzhou Die-casting, Foundry & Industry Furnace Exhibition
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