压铸模具材料的选用及其对模具寿命的影响研究
- 格式:pdf
- 大小:253.65 KB
- 文档页数:5
第1篇一、实验目的1. 了解压铸工艺的基本原理和操作流程。
2. 掌握压铸工艺参数对铸件质量的影响。
3. 提高对压铸工艺缺陷的分析和解决能力。
二、实验设备与材料1. 实验设备:压铸机、压铸模具、加热炉、冷却水系统、实验台等。
2. 实验材料:铝合金、锌合金等。
三、实验原理压铸工艺是一种将熔融金属在高压下快速充填型腔,并在冷却固化后获得所需形状和尺寸的金属零件的加工方法。
实验主要研究压铸工艺参数对铸件质量的影响,包括压力、速度、温度、时间等。
四、实验步骤1. 准备工作:根据实验要求,选择合适的压铸模具和材料,并对模具进行清洗和预热。
2. 加热:将熔融金属加热至适宜的温度,确保金属流动性好,便于充填型腔。
3. 充填:启动压铸机,将熔融金属在高压下快速充填型腔。
4. 冷却:在金属凝固过程中,通过冷却水系统对模具进行冷却,保证铸件尺寸精度。
5. 开模取件:待金属凝固后,打开模具取出铸件。
6. 检查与分析:对铸件进行外观检查,分析铸件缺陷产生的原因,并提出改进措施。
五、实验结果与分析1. 铸件外观质量:实验过程中,铸件外观质量良好,无明显的缩孔、气孔、裂纹等缺陷。
2. 铸件尺寸精度:实验中,铸件尺寸精度较高,与模具设计尺寸基本一致。
3. 铸件内部质量:实验中,铸件内部质量良好,无明显的缩松、夹渣等缺陷。
六、实验结论1. 压铸工艺参数对铸件质量有显著影响。
在实验过程中,通过优化压力、速度、温度、时间等参数,可提高铸件质量。
2. 压铸模具的设计对铸件质量有重要影响。
合理设计模具结构,有利于提高铸件尺寸精度和内部质量。
3. 在压铸过程中,应注意控制熔融金属的温度和流动性,以保证铸件质量。
七、实验改进措施1. 优化压铸工艺参数:通过实验,进一步优化压力、速度、温度、时间等参数,以提高铸件质量。
2. 优化模具设计:针对铸件缺陷,对模具结构进行改进,以提高铸件尺寸精度和内部质量。
3. 加强操作技能培训:提高操作人员对压铸工艺的理解和操作技能,确保实验顺利进行。
压铸产品基本工艺流程及影响铝合金压铸模寿命的因素【摘要】压铸工艺是将压铸机、压铸模和合金三大要素有机地组合而加以综合运用的过程。
而压铸时金属按填充型腔的过程,是将压力、速度、温度以及时间等工艺因素得到统一的过程。
模具结构设计、热处理工艺、模具制造及模具装配对铝合金压铸模寿命的影响。
【关键词】压铸工艺压力速度温度时间寿命影响。
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。
模具材料选择与寿命预测研究模具材料选择与寿命预测研究摘要:模具材料的选择和寿命预测是模具设计与制造中的重要问题。
本文综述了常用的模具材料及其特性,介绍了模具寿命预测的常用方法,并结合实例对模具材料选择和寿命预测进行了研究和分析。
结果表明,合理选择模具材料能够提高模具的使用寿命,降低制造成本,而模具寿命预测则可以评估模具的使用寿命并进行相应的维护和修复。
1. 引言模具是制造工业中不可或缺的工具,它用于制造各种各样的产品,如汽车零部件、家电产品、塑料制品等。
模具的质量和寿命直接影响产品的质量和生产效率。
因此,模具材料的选择和寿命预测是模具设计与制造中的重要问题。
2. 模具材料的选择模具材料的选择应考虑以下几个因素:使用条件、模具设计要求、制造成本、加工性能和材料性能等。
2.1 使用条件使用条件是指模具在实际生产中所承受的压力、温度、摩擦等工况条件。
例如,冲模在冲压过程中受到较大的冲击力和摩擦力,所以应选择具有较高的硬度、强度和耐磨性的材料。
而注塑模则需要具有较好的耐腐蚀性和导热性能。
2.2 模具设计要求模具设计要求是指模具的尺寸、形状和结构等要求。
不同的模具设计要求对材料的性能有不同的要求。
例如,冲模的工作面需要具有较高的硬度和强度,而模具的腔体常需要具有较好的导热性能和耐磨性。
2.3 制造成本制造成本是模具材料选择的重要考虑因素之一,因为不同的材料价格差异较大,且模具材料占整个模具制造成本的比重较大。
因此,在满足使用条件和设计要求的前提下,应选择价格合理的材料。
2.4 加工性能和材料性能加工性能是指材料的加工工艺性能,如可切削性、焊接性和热处理性能等。
不同的模具制造方法和工艺要求对材料的加工性能有不同的要求。
而材料性能则包括硬度、强度、耐磨性、耐腐蚀性等。
选择材料时应综合考虑这些性能。
3. 模具寿命预测的常用方法模具寿命预测的常用方法包括基于经验法、基于统计学方法和基于试验法等。
3.1 基于经验法基于经验法是根据模具在实际生产中的使用情况和经验数据进行寿命预测。
压铸模材料选择及技术要求1.压铸模材料的选择:(1)钢材:钢材可以分为冷工作模具钢和热工作模具钢两种。
冷工作模具钢适用于生产小件、薄壁件和大批量生产的情况,例如铝合金压铸件;而热工作模具钢适用于生产大型、复杂的压铸件,例如汽车零部件。
常用的冷工作模具钢有CR12MOV、SKD-11等,常用的热工作模具钢有H13、H11等。
(2)铝材:铝材主要适用于生产大批量的铝合金压铸件。
铝材制作的压铸模具具有热导性好、导热均匀、加工性能好等优点。
常用的铝材有铝合金7075、6061等。
(4)合金材料:合金材料具有耐磨、耐腐蚀、高耐热性等优点,适用于生产特殊要求的压铸件。
常用的合金材料有钛合金、锥纳尔合金等。
2.压铸模材料的技术要求:(1)硬度要求:压铸模材料的硬度要适中,太硬会影响加工性能,太软则容易磨损。
一般要求模具材料的硬度为HRC40~50之间。
(2)机械性能要求:压铸模材料的机械性能直接影响到模具的使用寿命和生产效率。
一般要求模具材料具有较高的抗拉强度、屈服强度和冲击韧性。
(3)导热性要求:压铸模材料的导热性对产品的质量有着重要影响。
材料的导热性能越好,铸件凝固时间越短,产品质量越好。
因此,模具材料的导热性要求较高。
(4)耐磨性要求:压铸模材料需要具备耐磨性能,以防止在生产过程中产生磨损或磨损引起的划伤。
(5)耐腐蚀性要求:压铸模材料需要具备一定的耐腐蚀性能,以防止在铸造过程中与液态金属发生化学反应导致腐蚀和腐蚀引起的模具表面变形。
总之,压铸模材料的选择和技术要求需要综合考虑许多因素,如产品要求、生产批量、模具制造成本、机械性能、导热性、耐磨性和耐腐蚀性等。
合理选择和正确使用压铸模材料是确保压铸模具寿命、提高生产效率和产品质量的关键。
压铸模的保养对提高模具使用寿命的影响0引言随着我国经济的快速发展,对于模具的质量水平和精度要求都提出了极高的要求,模具企业如果想实现可持续性发展,那么就应该有效地适应市场经济的发展,不断提高模具使用寿命。
压铸模由于造价较高、制造精度高、投资大、生产周期长,所以各个模具使用企业都希望压铸模具有较高的使用寿命。
本文就压铸模的保养对提高模具使用寿命的影响就行探讨。
1 压铸模保养的必要性压铸模具由于长时间使用和压射速度过高,在使用一段时间之后,在压铸模具的型芯和型腔上都会或多或少有沉积物。
这些沉积物与型芯和型腔表面粘附牢固,硬度相当高,很难加以清除。
这些沉积物是在高温高压下,由少量压铸金属、冷却液和脱模剂的杂质来进行结合而成。
我们在清除这些沉积物的过程中,应采用机械方法或研磨方式去除,而不可以采用喷灯来进行加热清除,这样做的后果是很容易成为热裂的发源地,导致模具表面产生脱碳点或者局部热点,但是值得注意的是,在清除的过程中不可以伤及到压铸模具的其它型面,避免出现尺寸变化的问题。
周期性地保养压铸模具能够使压铸模具处于一个非常良好的使用状态。
一个新的压铸模具在进行试模之后,无论试模结果与否合格,都应该及时进行去应力回火(一定要在模具未冷却至室温的时候)。
在进行压铸模10 000模次之后,就应该消除型腔表面中的轻微裂纹和残余内应力,对模架和模具型腔进行回火、氮化、抛光,温度设置在450℃~480℃。
同样保养应该在以后压铸模每进行12 000~15 000模次后进行。
如果压铸模具在使用50 000模次之后,可以延长保养时间,可以在每25 000~30 000模次进行一次。
总之,压铸模保养十分必要,能够有效减缓模具龟裂的产生时间和延伸速度,提高模具使用寿命。
2 如何加强压铸模的保养来提高模具使用寿命2.1建立模具档案,做好准备第一,给每一套模具在入厂时建立一套完整的使用记录,这是保证以后保养和维护的一个重要依据,每一条都要做得细致,清晰,包括每日的生产模次在内;第二,作为一名模具管理人员,模具自入厂以后,模具每一部分的结构配件必须要详细记入模具档案里,并且要根据需要,把模具内的易损部分列出,提前准备配件,比如顶杆,型芯等。
一般压铸模具的寿命1.引言1.1 概述一般压铸模具是指在压铸工艺中使用的工具,用于将熔化的金属注入模具腔体中,经过冷却后形成所需产品的工具。
在压铸过程中,模具起到了关键的作用,不仅影响产品的精度和质量,还对生产效率和成本有着重要的影响。
一般压铸模具通常由两个部分组成:上模和下模。
上模和下模之间的空腔就是用来形成产品外形的模腔,而注入金属液体的通道称为浇口。
通过控制模具的开合和注料过程,可以在模腔中形成所需产品的形状。
一般压铸模具的作用是实现产品的量产化,保证产品的一致性和精度,并在生产过程中提高效率和降低成本。
模具的设计和制造是非常关键的环节,它决定了产品能否按照要求进行批量生产。
因此,模具的寿命也成为一个重要的研究问题。
本文将探讨一般压铸模具的寿命以及影响寿命的因素,并提供一些延长寿命的方法。
希望通过本文的研究,能够更好地了解和提高一般压铸模具的使用寿命,为相关行业的技术发展和产品制造提供参考。
本文包括引言、正文和结论三个子章节。
引言部分将介绍一般压铸模具的定义和作用,为读者提供一个了解的背景。
正文将分为两个部分,首先是寿命因素部分。
在这一部分,我们将详细介绍影响一般压铸模具寿命的主要因素,并提供相关的案例和分析。
其次,我们将介绍延长寿命的方法,包括经验总结和技术应用。
结论部分将对前文所述的寿命因素和延长寿命方法进行总结,并展望一般压铸模具寿命研究的未来发展方向。
通过本文的阐述和结构,读者将获得对一般压铸模具寿命的全面了解。
请编写文章1.2文章结构部分的内容1.3 目的探讨一般压铸模具的寿命是本文的目的。
一般压铸模具作为压铸工艺的核心工具,在生产过程中承受着巨大的压力和磨损。
了解和探究一般压铸模具的寿命对于提高生产效率、降低成本具有重要意义。
通过分析一般压铸模具的寿命因素和延长寿命方法,可以为相关行业提供重要的指导和参考。
了解寿命因素有助于生产企业合理安排生产计划,减少因模具损坏而造成的生产停滞;而延长寿命方法的探讨则能帮助生产企业优化模具使用和维护的方式,延长模具的使用寿命,提高生产效率。
基于铝压铸模具的寿命影响因素分析研究摘要:铝压铸模是社会当前阶段应用较为广泛的模具,经过对模具实行相关的选材、设计、制造与使用等各个具体方面的分析,发现出能够影响铝压模具使用寿命的主要原因,能够有效地延长铝压铸模具的实际使用寿命。
关键词:铝压铸模具寿命影响因素1引言铝压铸模是社会当前阶段应用较为广泛的模具,因为生产周期长、投资高与制造精度高等,所以其造价相对较高,对于铝压模具的使用寿命有较高的要求[1]。
然而因为材料、机械加工与使用等一系列各种实质因素的影响,经常导致模具过早失效从而发生报废现象,导致极大的浪费后果。
经过对模具的选材、设计、制造与使用等各个方面进行分析影响铝压模具使用寿命的主要因素与相关的注意事项。
2铝压铸模具的材料分析模具材料对于模具寿命的作用体现于模具材料的选取是否合适,材质是否合理与使用是否正确这三个具体方面。
当进行开模顶件的过程时,型腔表面上会承受着较大的压应力。
发生数千次的压铸之后,模具表面将会出现龟裂等各种缺陷。
当前阶段铝压铸模具材料为h13 钢,对应于国内牌号为4gr5mov1si,成为应用较为广泛的模具材料,这属于冷热疲劳抗力、断裂韧性与热稳定性高的热作模具钢[2]。
3铝压铸模具的寿命影响因素⑴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,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。
⑵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,都可能会使得材料的发生早期失效。
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。
压铸模具的失效分析随着铝合金压铸模具技术的日趋成熟,锌、铝、镁合金压铸越来越广泛应用于汽车、摩托车、柴油机、电子设备、家用电器等工业及民用产品配件的生产。
然而,压铸模具的早期失效一直是困扰模具生产和使用者的普遍问题,那么,该如何提高模具的使用寿命呢?一、压铸模具的失效压铸模的使用时急热急冷,条件极为恶劣。
以铝压铸模为例,铝的熔点为580-740℃,使用时,铝液温度控制在650-720℃。
在铝液注射时,型腔表面温度急剧上升,型腔表面承受极大的压应力。
开模顶件、喷涂脱模亮剂时,型腔表面温度急剧下降承受极大的拉应力。
由于交变温度影响模具型面压缩、拉伸的交变应力的反复作用从而使模具金属因热疲劳而产生龟裂缺陷。
开裂是由于模具的短时间的热应力或机械应力过载而引起的模具整体破损。
模具的侵蚀主要分为三种:1、腐蚀:金属熔液与铁互相扩散并形成金间化合物;2、冲蚀:金属熔液在型腔中流动时所产生的热机械磨损;3、粘著:金属熔液附着在模具型腔表面,顶出产品时带走型面表层金属。
而压陷是因为模具强度不足或金属碎屑附着在模具型面,受到锁模力作用使模具产生的塑性变形。
二、影响压铸模具使用寿命的因素1、钢材对模具寿命的影响因压铸模具恶劣的使用环境,所以要求模具钢材必须具有优良的淬透性、良好的抗高温强度、高的耐磨性、好的韧度、好的抗热裂能力和高的耐熔损性能等。
●化学成分压铸模具钢的应用广泛和具有优良的特性主要由钢中的C、Cr、Mo、Si、V 等化学成分决定的。
当然钢中杂质元素必须降低,有资料表明,当Rm在1550MPa 时,材料含硫量由0.03%降到0.003%,会使200℃左右时的冲击韧度提高约1-2倍。
北美压铸学会(NADCA 207-2003)标准就规定:优级(premium)H13钢含硫量小于0.005%,而超级(superior)的应小于0.003%S和0.015%P。
●退火状态均匀的球状珠光体无晶界碳化物●钢材的纯净度杂质是热龟裂发生的起源点杂质无强度,不能抵抗热疲劳、杂质降低钢材的延展性●钢材的均一性钢胚具备近似纵向(锻打延伸方向)、横向机械性质的力学差异各向同性。
压铸模具材料的选用及其对模具寿命的影响研究高建军(闽南理工学院福建·石狮362700)【摘要】本文介绍了压铸模具材料失效的主要原因,并对锌合金压铸模具用钢、铝合金压铸模具用钢、黑色金属压铸模具用钢的性能要求和常用钢种进行了寿命分析。
【关键词】压铸模模具钢寿命【中图分类号】TG305【文献标识码】A【文章编号】1009-8534(2012)05-0080-05前言压铸是近代金属压力加工工艺中发展较快的一种高效率、少无切削的金属成形精密铸造方法,它已广泛应用在国民经济的各行各业中,除用于汽车和摩托车、仪表、工业电器外,还广泛应用于家用电器、农机、无线电、通信、机床、运输、造船、照相机、钟表、计算机、纺织器械等行业[1]。
模具材料作为承载模具设计、热处理的主体和制造方面的主要对象。
它在模具工业起着重要的作用,对模具制造工艺的难易程度、模具热处理工艺的是否得当、模具寿命能否长久起到主导性作用。
1压铸模具材料的性能要求1.1压铸模失效的主要原因[2,3]1)热疲劳热疲劳是由于压铸过程中模具反复经受激冷、激热所造成的热应力,导致逐渐产生裂纹,其形貌多数呈网状,又称龟裂,也有呈放射状。
这些在模具表面浅层中的微裂纹,一般可以修复。
如果热疲劳裂纹深入基体内部,修模会导致模具尺寸超差,或者由于压铸过程中的机械应力或热冲击,热疲劳裂纹则扩展成宏观裂纹,致使模具失效。
2)严重脆性开裂压铸模脆性开裂是先形成宏观大裂纹,很快扩展,导致脆性开裂而失效。
引起的原因很多,诸如压铸操作不当引起的机械过载、热冲击,加工质量不佳,削弱了模具承载能力,模具设计不合理产生应力集中等等,而模具材料的韧性不足则是脆性开裂的内因。
3)侵蚀(腐蚀)压铸过程中,通过压力将熔融金属注入压铸模具型腔。
在某些情况下,会产生熔融金属与模具之间的反应,导致模具材料被溶解,实质是侵蚀和腐蚀的结合。
其主要影响因素为:铸造合金的温度与成分、模具设计与表面处理等。
4)塌陷塌陷指压铸过程中模具的下陷或其分型面处的压塌。
这是由于模具材料的热强度太低造成的。
压铸温度越高,发生塌陷的可能性越大。
1.2压铸模具材料的性能要求[1,4]压铸模的使用寿命与压铸模的材质密切相关。
压铸模零部件主要分为与金属液接触的零部件、滑动配合零部件和模架结构零件。
压铸模型腔与浇道等部件在金属的压力铸造生产过程中,直接与高温、高压、高速的金属液相接触。
一方面受到金属液的直接冲刷、磨损、高温氧化和各种腐蚀;另一方面由于生产的高效率,模具温度的升高和降低非常剧烈,并形成周期性的变化。
因此,压铸模用钢要求有较高的热疲劳抗力,导热性及良好的耐磨性、耐蚀性和高温*[收稿日期]2012-07-24[作者简介]高建军(1979-),男,福建泉州人,工程硕士,主要研究方向:模具、数控。
第15卷·第5期2012年5月宿州教育学院学报Journal of Suzhou Education InstituteVol .15,No.5May .201280力学性能。
压铸模具的选材,主要依据浇铸金属的温度以及浇铸金属的种类而定。
温度越高,压铸模具的破坏及磨损越严重。
由于压铸模的各部件在不同条件下工作,受到浇铸金属的冲击和磨损也不同,因此对压铸模硬度要求应根据零件的用途以及浇铸金属的不同而有所区别。
例如,对磨损较严重的部件,应具有更高的硬度;对在受热条件下工作的零件,应具有较高的热疲劳性能和高温性能。
表-1是某厂对压铸模的硬度要求,可供参考。
各厂要求的硬度不同,应根据具体情况而定。
表-1工厂对压铸模的硬度要求2锌合金压铸模具用钢及选用[4]锌合金的熔点为400~430℃,锌合金压铸模的表层温度不会超过400℃。
由于工作温度较低,所以除常用模具钢外,也可以采用合金结构钢制造模具,甚至可采用低碳钢,经中温固体碳氮共渗、淬火、低温回火,使用效果也很好。
常用于制造锌合金压铸模具的材料有:合金结构钢,如40Cr 、30CrMnSi 、40CrMo 等;模具钢5CrNi-Mo 、5CrMnMo 、4Cr5MoSiV 、4Cr5MoSiV1、3Cr2W8V 、CrWMn 等。
锌合金压铸模具寿命:合金结构钢可达到20~30万模次,模具钢可达到100万模次。
国外锌合金压铸模具水平基本也是30~50万模次,也有的达到100万模次。
3铝合金压铸模具用钢及选用3.1铝合金压铸模的服役条件[4,5,6]铝合金压铸模的服役条件较为苛刻,铝合金熔液的温度通常在650~700℃左右,以40~180m /s 的速度压人模腔,此压力大约为20~120Mpa ,保压时间5~20s ,每次压射间隔时间大约为20~70s 。
模具型腔表面受到高温高速铝液的反复冲击,产生较大压力。
目前,我国压铸模的失效形式大多是热疲劳裂纹所致。
随着模具寿命的提高,模具受到液态铝合金的溶损粘蚀作用将成为模具失效的主要形式。
因此,铝合金压铸模的寿命取决于两个因素,即是否发生粘模和型腔表面是否出现龟裂。
3.2铝合金压铸模具钢的性能要求根据铝合金压铸模的服役条件和常见的失效形式,对铝合金压铸模用钢的主要性能要求有[4,7,8]:1)高的回火抗力和冷热疲劳抗力。
大量连续生产的铝合金压铸模具,长时间处于一定温度作用下,应持续保持其高硬度,而且应不粘模及不产生氧化皮。
因此,模具应具有良好的抗氧化性与回火稳定性。
铝合金压铸模具表面反复受到高温加热与冷却,不断膨胀、收缩,产生交变热应力。
此应力超过模具材料的弹性极限时,就发生反复的塑性变形,引起热疲劳。
同事,模具表面长时间受到熔融金属的腐蚀与氧化,也会逐渐产生微细裂纹,大多数情况下,热疲劳是决定压铸模具寿命的最重要因素。
2)足够的强度、硬度、塑性及耐热性能。
铝合金压铸模具受到熔融金属注入时的高温、高压和热应力作用,容易发生变形,甚至开裂。
因此,模具钢在工作温度下应具有足够的高温强度与韧度,以及较高的硬度和耐热性能。
3)良好的导热性。
铝合金压铸模具长时间处于600~700℃高温作用下,为保证其他性能,必须具有良好的导热性。
4)良好的抗熔融金属的损伤性。
随着压铸机的大型化,压铸压力也在增大,已从低压的20~30MPa ,提高到高压150~500MPa 。
高温高压浇铸可产生明显的熔融损伤,模具应对此具有较大的抵抗力。
为此,模具材料必须具有较大的高温强度,较小的对熔融金属亲和力,模具表明粗糙度要小,并附有适当的氧化模、氮化层等保护层,而不存在脱碳层。
5)淬透性好、热处理变形小。
一般压铸模具的制造方法是将退火状态的模具材料雕刻型腔,然后热处理,得到所需要的硬度,或将模具材料先进行热处理,得到需要的硬度,再雕刻型腔。
先雕刻型腔后热处理的制造方法,有高的硬度和强度,不易产生熔损与热疲劳。
无论用哪一种方法进行热处理,得到均一的硬度是必要的,所以要求淬透性好,特别是先雕刻型腔后进行热处理,要用热处理变形小的材料,这点对于尺寸大的模具尤为重要。
3.3铝合金压铸模具钢目前,我国常用铝合金压铸模钢有4Cr5MoSiV1(H13)、4Cr5MoSiV(H11)、3Cr2W8V 及新钢种4Cr5Mo2MnSiV1(Y10)以及3Cr3Mo3VNd (HM3)等。
3Cr2W8V 钢的回火抗力和热稳定性性能最好,在压铸下列金属时的硬度HRC 铜合金44~4844~4845~50铝合金44~4844~4845~50锌合金45~5045~5045~50型腔、型芯分流锥,浇口套推杆类别零件名称高建军:压铸模具材料的选用及其对模具寿命的影响研究81具有足够高的耐热性,但因含钨量较高,导热性下降,钢的热膨胀系数也较大。
因而,冷热疲劳抗力较差,容易在模具型腔表面出现冷热疲劳裂纹。
4Cr5MoSiV1(H13)和4Cr5MoSiV (H11)钢的回火抗力及热稳定性稍差于3Cr2W8V 钢,但是冷热疲劳抗力比3Cr2W8V 钢高得多。
用H13钢制造的铝合金压铸模具,寿命远高于3Cr2W8V 钢制造的模具。
新钢种4Cr5Mo2MnSiV1(Y10)钢是4Cr5MoSiV1钢基础上研制的新型铝合金压铸模用钢,其化学成分见表-2。
0.36~0.424.5~5.51.8~2.20.8~1.20.7~1.51.0~1.5≤0.2表-2Y10钢的化学成分(质量分数)C Cr Mo V Mn Si P 、S 化学成分(%)元素4Cr5Mo2MnSiV1(Y10)钢除耐热性能比3Cr2W8V 钢稍差外,其它力学性能,如冲击韧性、断裂韧性;物理性能,如热导率、热膨胀系数;工艺性能,如热处理变形性,以及热疲劳抗力、抗溶损性能均优于3Cr2W8V 钢[2]。
应用与铝合金压铸模具,其使用寿命可提高1~10倍。
近年来,我国已研制出马氏体时效钢,其抗拉强度已达到2500Mpa 。
研制的18350马氏体时效钢化学成分见表-3C Ni Co Mo Ti Al Si Mn S 、P Fe0.00418.0912.164.541.270.0090.050.030.003余量马氏体时效钢是一种含镍、钼、钴、钛的超低碳高合金钢,经820~950℃固溶,得到高韧性的马氏体组织,此时硬度只有30HRC 左右,可以进行机加工,然后在500℃左右时效,析出弥散的Ni-Ti 、Ni-Mo 金属间化合物,可使硬度提高到50HRC 以上,从而具有高强度、高韧性及良好的抗热疲劳性能。
马氏体时效钢模具使用寿命极高。
如压铸小型箱盖,H13钢模具寿命为5000~25000件,改用马氏体时效钢后,模具寿命可达到150000件,平均寿命提高10倍左右。
但因马氏体时效钢含镍量较高,价格很贵,目前使用较少。
表-4[4]是国外铝合金压铸模具材料及使用寿命参考数据。
表-4国外铝合金压铸模的材料及寿命模具材料4Cr5MoSiV 4Cr5MoSiV 3Cr2W8V 3Cr2W8V 3Cr2W8V 3Cr2W8V 3Cr2W8V 4Cr5W2SiV 4Cr5MoSiV1铬氮模具钢马氏体时效钢马氏体时效钢4Cr5MoSiV1被压铸材料铝合金铝合金铝合金铝合金压铸件质量50g 铝合金压铸件质量100~300g 铝合金压铸件质量300~600g 铝合金压铸件质量600~1000g 铝合金铝合金铝合金铝合金小型箱盖铝合金型芯铝合金型芯寿命/件20~50万16~41万5~8万7万4万3万2.5万7.5~10万20万200万15万10万1万表-318350马氏体时效钢的化学成分(质量分数)(%)2012年5月第15卷·第5期宿州教育学院学报824铜合金压铸模具用钢及选用4.1铜合金压铸模具的工作条件和失效形式[4,9,10]1.工作条件铜合金压铸模的工作条件极为苛刻。
铜液温度通常为940~980℃,以10~20m /s 的速度压人模腔,压力约为40~100MPa ,保压时间2~10s ,每次压射的间隔时间约为15~35s 。