下载文档原格式
提高压铸模具使用寿命的有效途径摘要：通过分析试验,寻找影响压铸模具使用寿命的因素,如模具的预热、脱模剂的种类和喷涂方法、模具材料的选择以及模具热处理工艺参数等。
通过这些影响因素寻找规律性的关系,进而找到提高压铸模具使用寿命的有效途径和方法。
关键词：压铸模具龟裂热疲劳氮化真空淬火影响压铸模具寿命的因素有很多,通过对压铸模具的使用情况观察,分析致使压铸模失效的主要原因是：①热胀冷缩的交变应力，长期频繁的反复循环，在模具表面出现热疲劳龟裂纹：②由于热应力及机械应力引起的模具整体开裂、破损：③在压射力和热应力的作用下，模具会在强度最薄弱处萌生裂纹，使型腔碎裂：④化学腐蚀、机械磨损、冲刷侵蚀、熔损侵蚀造成的模具侵蚀：⑤受到锁模、插芯压力和充填压力作用使模具产生的塑性变形。
这些模具失效缺陷出现的原因是复杂多样的，下边从实际应用方面探讨一些提高压铸模具寿命的措施。
1、压铸模具材料的选用为提高热冲击韧度，目前常用的H13钢的化学成分纯净度要求为:优级钢S含量（质量分数，下同）要小于0.005%；超级H13钢要求S含量小于0、003%；P含量小于0.015%。
钢的晶界无共晶碳化物夹杂，大块状的共晶碳化物和杂质强度极小，不能抵抗热疲劳，降低了钢材的塑性，是龟裂发生的起源点。
要使用电渣重熔炉的精炼钢，它不仅纯净度高，还具有组织致密、优良的热疲劳抗力、抗热裂性好、优良的韧性及塑性，优良的抛光性、较好的异向同性等性能。
钢材的均一性要求材料的组织要均匀，钢坯具备任意方向力学性能同性，不要有纵、横、深方向的性能差异。
正确选用模具材料，采用高强度合金材料可以提高模具使用寿命。
优选用抚顺8407、2344、H13、SKD61材料。
2、压铸模具的热处理H13钢采用高压液氮气冷高真空炉淬火为好，可以有效防止模具表面的脱碳、氧化、变形和开裂把淬火温度升高到1020~1050℃，根据模块材料的尺寸大小，和各个零部件要求的强度和韧性，适当控制温度和保温时间，使合金碳化物充分溶入奥氏体，这样可以减少模具因热处理碳化物溶解不充分，残留在晶界之间而造成的模具龟裂。
4Cr5MoV1Si模具钢离子渗氮层组织的影响因素彭少君张昭强（经阁铝业科技股份有限公司湖南长沙410126）摘要：本文通过对4Cr5MoV1Si模具钢渗氮层组织的形成机理进行深入分析研究，对4Cr5MoV1Si模具钢在渗氮中各影响因素进行了全面分析。
结果表明，采用合理的渗氮工艺将大大提升铝型材挤压工模具的寿命及性能。
关键词：离子渗氮；模具钢；渗氮工艺；铝型材1.前言渗氮又称氮化，是指使氮原子渗入工件表层内的钢铁热处理工艺，目的是提高工件的表面硬度、耐磨性、提高疲劳强度和抗腐蚀性能。
它是利用氨气在加热时分解出活性氮原子，被零件吸收后在其表面形成氮化层，同时向心部扩散的特殊热处理过程。
铝材挤压模需要在高压高温及高强度摩擦力的条件下使用，由于工况条件恶劣，要求模具材质具有高的淬透性、高温强度、耐磨性及抗热裂能力。
4Cr5MoV1Si具有高淬透性、韧性、优良的抗热裂能力及中等耐磨损性能，热处理变形小，是目前使用最广泛和最具代表性的热作模具钢种[1]。
但4Cr5MoV1Si 挤压模具在高温下工作面抗粘合性差，使用寿命短。
实际使用中需对模具进行表面改性处理以提高使用寿命。
4Cr5MoV1Si中有较多的Cr、Mo等元素，氮化时能生成丰富稳定的氮化物并使其弥散分布，有利于提高模具的耐磨性、抗热疲劳性及抗粘合性等，离子渗氮是目前常用成熟的磨具钢表面改性技术[2]。
其工艺参数有：渗氮气氛、温度、保温时间、工作气压等。
2.渗氮工艺对渗氮层组织的影响1.渗氮气氛对渗氮层厚度的影响离子渗氮气氛中氮和碳的含量是影响化合物层相结构的重要因素。
渗氮后的渗层包括表面化合物层以及次表层的扩散层，自渗氮材料表面向内，化合物层组织是从FeN→Fe2N→Fe3N→Fe4N变化的，依次得到ε、γ＇、α-Fe[3]。
气氛含氮量对化合物层相结构的影响，随着气氛含氮量增加，化合物层中ε相含量增多，白亮层也随之增厚，气氛中添加含碳气体将抑制γ＇形成，而得到以ε相为主或ε单相结构的化合物层。
浅谈铝合金压铸模具失效的原因与寿命的关系【摘要】本文对三套铝合金过流继器底座压铸模具使用寿命与模具工况条件、结构、材质等进行分析，对失效样品出现的脆断和热机疲劳、使用寿命与材料性质之间关系进行了探讨。
结果表明:(1)铝合金压铸模具失效和寿命与材质密切相关，用3CrZWS模具钢回火HRC43-48 并经氮化的使用寿命较高;(2)热机应力大, 材料抗力不足是压铸模产生疲劳、脆断的主要原因;(3)严格控制工艺和加强产品质量管理是生产、使用部门减少失效损失，提高使用寿命的重要环节。
【关键词】使用和失效情况；原因分析0.前言压铸模具是在高温高压下液体金属的反复冲击及热腐蚀条件下工作的模具。
由于这类模具通常制造费用高，周期长，模具使用寿命短、过早失效的间题严重影响着压铸产品的质量和生产的正常进行。
下面我们对三套失效的过流继电器底座铝合金压铸模具样品，从其工作条件、失效部位结构、材料组织、性能、工艺等方面与使用寿命进行对应分析，并在宏、微观分析基础上探讨该类模具失效的原因和预防过早失效的可能途径。
1.压铸模具的使用和失效情况1.1模具使用条件过流继电器底座产品是属于中型铝合金压铸件，模具型腔尺寸约为230×140(毫米)，模具外型尺寸约为300又30(毫米)。
由于产品结构要求，模具型腔内有十多处孔、销钉、沟槽等形状较为复杂。
压铸设备为J1125(也称250T )和J1140(也称400T)，铝合金压铸温度为60℃左右, 模具外套用玲却水管冷却模具。
所采用的压铸模具材料为3Cr2W8。
规定的热处理工艺为1050-1100℃油淬火,经580℃-62℃二次回火，要求HRC4-48，而后经气体氮化570℃7-10小时。
实际生产中由于条件限制未能严格按此工艺执行。
1.2模具的失效情况从生产中选出三套失效的压铸模具样品共 6 件，使用周期有几年时间的、也有几个月时间的，分别代表了该套模具失效部位和裂纹萌生源区。
《模具材料及其失效分析》结课大作业系别：材料科学与工程系班级：11材料2班*名：**学号：**********任课教师：**2014年05月01日《模具材料及失效分析》--4Cr5MoSiV1（H13）一．4Cr5MoSiV1模具简介H13是典型的热作模具钢，执行标准GB/T1299—2000。
统一数字代号A20502；牌号4Cr5MoSiV1；合金工具钢简称合工钢，是在碳工钢的基础上加入合金元素而形成的钢种。
其中合工钢包括：量具刃具用钢、耐冲击工具用钢、冷作模具钢、热作模具钢、无磁模具钢、塑料模具钢。
H13模具钢用于制造冲击载荷大的锻模，热挤压模，精锻模；铝、铜及其合金压铸模。
二．4Cr5MoSiV1模具钢成分及性质2.1.1 4Cr5MoSiV1钢的化学成分表1 4Cr5MoSiV1钢化学成分（质量分数，%），Ni、Cu允许残留的含量分别是≤0.25、≤0.30。
铬：铬在钢中可形成铬的碳化物，能提高钢的高温强度和耐磨性，使C曲线右移，提高钢的淬透性和回火稳定性。
铬和其他碳化物形成元素一起提供给钢具有较高的淬透性和好的抗软化能力，所以H13钢在空冷条件下能够淬硬。
在6barN2气体真空处理条件下可淬透直径为160mm。
但铬的加入会增加碳化物的不均匀程度，致使钢中会出现亚稳定的共晶碳化物，这种碳化物现在国内一般可用高碳铬轴承钢相关标准予以评定。
铬含量的提高有利于增加材料的热强度，但对韧度不利。
钼：钼也是碳化物形成元素和铬一样，可提高钢的高温硬度和淬透性。
此外，钼可以阻碍奥氏体晶粒的长大，从而使晶粒得到细化，减小回火脆性。
钒：钒比铬和钼更容易形成碳化物，极少溶入铁的固溶体中。
钒的碳化物使钢具有良好的热硬性，并可细化晶粒，提高钢的耐磨性。
硅：硅是对铁素体进行置换固溶强化非常有效的元素，仅次于磷，但同时在一定程度上降低钢的韧度和塑性。
一般都将硅限制在钢脱氧需要的范围内。
如果将Si 作为合金元素加入钢中，其量一般不小于0.4%。
4Cr5MoSiV1钢制热作模具摘要：简述4C r5MoS iV1钢的技术特性，对4Cr5MoS iV1钢制的压铸模和热挤压模的若干失效案例的分析，探讨4Cr5MoS iV1钢热作模具常见失效形式的应对方法。
简述了提高模具寿命的常用措施与新技术与新方法。
关键字：模具；失效；4Cr5MoSiV1钢0前言中国GB标准4Cr5MoSiV1钢是一种中耐热韧性钢, 由于钢中含有5% 左右的铬, 常称为5%铬型热作模具钢。
与美国ASTM标准H13钢、日本JIS标准SKD61钢、德国DIN标准1.2344钢或瑞典ASSAB8407钢等化学成分类同, 属同类型热作模具钢。
人们往往习惯以H 13钢统称之。
14Cr5MoS iV1钢的技术特性4Cr5MoS iV1钢作为一种马氏体型热作模具钢，具有较高的韧性和耐冷热疲劳性能, 中等的抗回火软化能力和耐熔损性等综合性能, 属中耐热韧性钢, 是一种比较理想的热作模具用钢。
目前, 在制造业中普遍采用的铝合金压铸模多用4Cr5MoSiV1钢制作, 因其不容易产生疲劳裂纹, 即使出现疲劳裂纹也细而短，不容易扩展。
而且抗粘结力强, 与熔融金属相互作用较小, 从而保证压铸件能获得较好的外观质量。
由于这种钢也具有较高的热硬性, 又常用于热挤压加工。
4C r5MoSiV 1钢退火后的组织主要为珠光体和少量的未溶碳化物, 在珠光体转变区域过冷奥氏体相当稳定，该钢因含有较高的铬而具有很好的淬透性, 钢中含有的1% 以上的钼对钢的淬透性也起着重要作用。
钢中的钒由于能形成稳定的碳化物, 实际上降低了钢的淬透性。
一般直径100 mm 的棒材在空冷淬火时也可以完全淬透, 尺寸大于100 mm 模具则采用油冷淬火。
2 4C r5MoSiV1钢制模具失效典型案例2.1热挤压模2.1.1铝型材热挤压模凸模失效的铝型材挤压模凸模外观尺寸约为430 mm 130 mm。
从模腔中切割出来的分析大样外观形貌如图1所示, 从图可见一条沿模腔凹槽两侧弧面向下扩展的裂纹(见图中箭头所指)。
压铸产品基本工艺流程及影响铝合金压铸模寿命的因素目录绪论 (1)第一章概述 (2)1.1 压铸工艺概述 (2)1.11压铸工艺原理 (3)1.12压铸工艺的特点 (5)1.13压铸工艺的应用范围 (6)第二章压铸合金 (7)2.1 压铸合金 (7)2.11对压铸合金的基本要求 (8)2.12各类压铸铝合金 (9)第三章压铸件的结构设计 (13)3.1功能结构设计 (13)3.11压铸件的尺寸精度及加工余量 (14)3.12压铸件的表面质量 (15)第四章压铸工艺 (16)4.1 压力 (16)4.11压射压力 (16)4.12 胀模力 (18)4.2 速度 (19)4.21压射速度 (19)4.22内浇口速度 (20)4.23内浇口速度与压射速度和压力的关系 (21)4.3 温度 (22)4.31合金浇注温度 (22)4.32内浇口速度对合金温度的影响 (23)4.33压铸模的温度 (24)4.4 时间 (24)4.41填充时间和增压建压时间 (24)4.42持压时间和留模时间 (25)4.5 压铸涂料 (26)4.51压铸涂料的作用和压铸涂料的要求 (26)4.52压铸涂料的使用 (27)第五章影响铝合金压铸模寿命的因素 (28)5.1模具结构设计的影响 (28)5.2热处理工艺的影响 (29)5.3模具制造的影响 (30)5.4模具装配的影响 (30)5.5模具的使用维护 (31)结论 (32)致谢辞 (33)参考文献 (34)绪论压铸工艺是一种高效率的少、无切削金属的成型工艺，从19世纪初期用铅锡合金压铸印刷机的铅字至今已有150多年的历史。
由于压铸工艺在现代工业中用于生产各种金属零件具有独特的技术特点和显著的经济效益，因此长期以来人们围绕压铸工艺、压铸模具及压铸机进行了广泛的研究，取得了可喜的成果。
中国压铸业不断追求技术进步，不断追求高品质生产。
压铸总体水平与国外先进水平相比虽有差距，但从某些经常用来评价压铸技术水平的指标来看，这种差距正在缩小。
影响铝压铸模具寿命的因素汇总铝压铸模具寿命受这些因素的影响：（1）结构设计：在模具设计手册中，有分析到铝压铸模设计的相关注意事项，应当强调的为模具结构设计，需要尽量防止尖锐的圆角与过大的截面变化。
尖锐的圆角导致的应力集中能够达到平均应力的10倍。
同时，需要注意因为结构设计不合理导致后续热处理发生变形开裂现象。
为了能够防止热处理变形和开裂现象，刘氏模具建议：截面尺寸应当保证均匀形状与对称简单的标准，盲孔尽量形成通孔的状况，在必要的情况下能够开工艺孔。
（2）机加工：不合适的机加工容易导致应力集中，当光洁度不足与机加工缺乏完全均匀地消除轧制锻造所构成的脱碳层，都可能会使得材料发生早期失效。
同时，在加工模具的具体过程中，较厚的模板不可以使用叠加的方法来保证其相应的厚度。
在加工冷却水道过程中，两面加工过程中应当注重保持同心度。
若头部发生拐角现象，而且不能够相互同心，然而在实际的使用过程中，相连的拐角处就会发生开裂。
（3）磨削和电火花加工：磨削加工容易使得金属表面出现局部过热现象，形成高的表面残余应力和组织变化等方面，可能会促使磨削裂纹的产生。
同时，原始组织发生预处理不当的情况时，碳化物偏析、晶粒粗大与回火不充分等方面都会导致磨削裂纹。
所以，在保证材质的状况下，应当注意选取合适的冷却液控制磨削加工冷却。
电火花加工可以在发生淬火回火后的模具表面产生淬火马氏体的白亮淬硬层，其相应的厚度是由加工过程中电流强度与频率所决定的。
（4）热处理：热处理不当是引起模具发生早期失效的主要原因。
热处理的变形现象主要是由热应力与组织应力导致产生的。
如果应力超过屈服强度时，材料则会发生塑性变形，如果当应力超过强度极限时，则会导致零件淬裂。
（5）生产操作：当铝压铸模具确定压射速度时，相应的速度不可以太高，速度过高会导致模具发生腐蚀、型腔与型芯上出现沉积物增多的结果，然而，过低则会容易使得铸件发生缺陷，所以，对于铝压铸模最低压射速度应当为18m/s，相应的最大压射速度不应当大于53m/s，平均的压射速度应当为43m/s。
4Cr5MoSiV1钢的特性及热处理工艺1摘要：4Cr5MoSiV1钢是一种空冷硬化的热作模具钢，也是所有热作模具钢中使用最广泛的钢号之一。
与4Cr5MoSiV钢相比，该钢具有较高的热强度和硬度，在中温条件下具有很好的韧性､热疲劳性和一定的耐磨性，不易产生热疲劳裂纹，且抗粘结力强，与熔融金属相互作用小，而且可以抵抗熔融铝的冲蚀作用。
在较低的奥氏体化温度条件下空淬，热处理变形小，空淬时产生氧化铁皮处理变形小，而且可以抗熔融铝的冲蚀作用。
使用寿命远高于第一代模具钢5CrNiMo和3Cr2W8V。
2.关键词：4Cr5MoSiV1钢, 淬火，回火，稳定性，弥散硬化。
3.引言。
4Cr5MoSiV1钢是新型高热强模具钢，可用作热锻模、热挤压模和压铸模。
由于热作模具在工作过程中承受较大的热冲击力，炽热金属在型腔中流动产生强摩擦，模具工作表面与热态金属长时间接触，表面接触温度很高，有时甚至达1000℃。
每次工作之间，需用水或油对锻模进行冷却，模具受反复加热和冷却的热交变应力作用而引起龟裂。
因此，要求钢具有高的热稳定性、高的高温强度和高的耐热疲劳性，同时具有良好的耐磨性和一定的韧性，较高的抗氧化能力，高的淬透性和较小的热处理变形性。
4Cr5MoSiV1钢的常规热处理工艺为1040～1080℃，油冷至500～550℃后出油空冷，工艺过程中出现坯料翘曲和开裂问题，而且最终热处理的韧性不够理想。
为此对4Cr5MoSiV1钢的热处理工艺进行研究4.化学成分表1 4Cr5MoSiV1钢化学成分（质量分数，%），Ni、Cu允许残留的含量分别是≤0.25、≤0.30。
5.钢号表26.4Cr5MoSiV1钢的物理性能：密度为7.8t/m3;弹性模量E 为210000MPa。
表3 4Cr5MoSiV1钢的临界温度7. 锻造工艺表4 4Cr5MoSiV1钢的热加工工艺4Cr5MoSiV1钢热塑性较高，变形抗力小，锻造开裂倾向性小，但锻造温度范围稍窄，必须严格控制锻打温度。
压铸铝模具寿命
压铸铝模具的寿命通常取决于以下几个因素：
1. 材料选择：模具材料的质量和硬度对寿命有很大的影响。
通常使用高强度、高硬度的工具钢或合金钢作为模具材料，以提高耐磨性和寿命。
2. 使用条件：使用条件包括压铸铝的温度、压力和周期。
高温、高压和频繁的使用会加速模具的磨损和劣化。
3. 模具设计：模具的设计和制造质量直接影响寿命。
模具的结构应合理，充分考虑到铝液的流动和冷却，以减少应力集中和热断裂的风险。
4. 维护保养：定期进行模具的清洗、润滑和维护，以延长其使用寿命。
合理使用模具，避免在硬材料上压模，合理安排生产计划以减少过度使用。
总体而言，良好的材料选择、合理的设计和制造、适当的维护和保养都有助于延长压铸铝模具的寿命。
一般情况下，模具的寿命可以达到几万到几十万次压铸。
