中国压铸杂志

浅析铝合金压铸模的使用和维护与产品缺陷的关

作者:admin 来源:原创 发表时间:2018-04-25
 
文:重庆大江美利信压铸有限公司 吴泽光
    摘  要:模具的购买、维护成本在压铸生产中占有不小的比重,本文以铝合金压铸模为对象,主要介绍了铝合金压铸模的失效形与产品缺陷的关系,以及使用和维护方法。实践证明,正确的模具使用和维护方法能有效提高产品质量,降低生产成本。
     关键词:铝合金;压铸模;缺陷
     压铸模具的优劣直接关系到压铸件的质量,当压铸模制造完成交付到压铸工厂后,作为压铸工厂,我们已很难再改变压铸模的属性,但是可以通过后天的科学使用和维护来延缓模具的失效,减少压铸缺陷的产生,使模具寿命达到最大化。
 1.  压铸模使用过程的失效形式与产品缺陷关系
     压铸模在使用中的主要失效形式是热疲劳,在失效的模具上常伴随得有热熔损和变形等失效形式。热疲劳失效形式:铝合金铸件的生产过程的压铸温度在 660℃左右,而在喷涂时,低温涂料喷洒在高温的模具表面在一件产品的压铸过程中,会有多次冷热交变产生,在产品的表面形成很大的热应力然后产生龟裂。龟裂部位大多数比较尖直,也有的与表面呈 45°角,而且内有铝化物填充所形成的楔子,填充物加速了裂纹的发展。浇口处的的冲刷力最大,故产品浇口处容易出现密集的多肉,轻微时呈点状密集排布,严重时呈网状、条状排布。在裂纹中,存在回火屈氏体和粒状碳化物,还有轻微的碳化物偏析,当偏析碳化物与型面相交时,裂纹会向偏析带扩展。在失效模具型腔内,均存在组织软化区,裂纹断口微观分析表明,断口表面有腐蚀坑。模具表面脱碳,渗氮处理表面的硬脆层以及模具表面粗糙度高等,都会降低模具表面热疲劳抗力。
    热熔损失效形式:热熔损是指模具在工作一段时间后,工作面受到严重侵蚀,使模具重量变轻的过程是热疲劳失效形式的伴随状态和严重焊合现象后的失效形式。铝合金模具在使用过程中会发生焊合现象。“焊合”是指模具与压铸合金之间的反应,模具表面发生焊合后会生成复杂坚硬的Fe-AL 金属间化合物相,并在下一次压铸循环时在铸件表面造成多肉缺陷。硬质的合金间相还会在模具的一些表面堆积,增加了粗糙度,严重时造成金属液粘模,铸件缺肉。第一种焊合称为“冲击焊合”,即焊合发生在模具表面朝向型腔的入口或内浇道处,这些区域工作环境恶劣,模具保护层容易失效然后露出金属基体,铝合金与基体材料发生反应生成坚硬的金属间化合物,化合物在压铸过程中破裂脱落露出基体材料,然后周而复始。模具表面受到腐蚀及模具材料熔损。第二种称为形式称为“沉积焊合”,模腔中有些区域是表面处理或模具润滑剂不能到达的地方,如背向浇口或远离浇道处,它们的表面状态、温度分布和受压情况与其他地方不同。铝合金金属液流动到此处后流动性较差,最先凝固,此区域模具受热时间长,且金属间化合物容易在此处逐渐沉积,最后形成焊合。当模具发生产生熔损失效,此时工作面受到严重侵蚀,使模具整体质量变轻。相对应的铸件部分肉厚增加,造成铸件多肉和尺寸不合格。是多肉、缺肉产生的原因之一。
     变形失效:模具在工作过程中各部分的受热不均匀,所以各部分膨胀不均匀,之间存在较大的应力,然后产生变形,模面呈凸状,从而产生飞边,严重时甚至发生跑水。有时飞边很厚时我们不得不增添切边模或者增加一道据割工序来去除飞边,增加生产成本。
 2.  压铸模的正确使用与维护
 1)在满足产品质量的条件下,尽量使用低温、低速。压铸温度和压铸速度尽能的低,通常镁、铝、锌合金相应的最低压射速度分别是 27、18、12m/s,铸铝最大压射速度不应超过 53m/s,均速为 43m/s。有条件的厂家可以尝试使用半凝固压铸工艺。  
2)对模具进行缓慢预热,预热温度尽量提高到 150-220℃。推荐使用模温机预热,压铸热模容易使模具产生变形失效和热疲劳失效,所以不能靠压铸热模。
 3)使用冷却水可以有效避免模具变形失效,调节铸件的冷却顺序,使先凝固的部位能得到金属液补充,实现顺序凝固。让铸件各部位收缩均匀,减少拉裂和得到晶粒细小、力学性能优良的产品。
4)及时清除型腔、型芯上的沉积物。清除时应采用研磨或机械去除的方法进行。不能用喷灯加热清除,因为这会导致模具局部软点或脱碳点的产生,进而导致热疲劳失效。在研磨或机械去除时,以不损伤模具型面和造成铸件尺寸变化位原则。  
5)在新模具试模后,无论合格与否,均应在模具未冷却至室温的情况下,进行去应力去火。当模具使用 5 万模次后,可以每 2-3 万模次进行一次保养,以减缓由于热应力导致的龟裂产生的速度和时间。  
6)当冲蚀和龟裂较严重,应当对模面进行渗氮处理,渗氮后,可以提高模具表面的硬度和耐磨性。渗氮基体硬度控制在 36~42HRC 之间,渗氮层一般不超过 0.14mm。在渗氮时,将油污拭擦干净,以获得均匀渗氮层。  
7)当需要焊补模面裂纹时,在焊接前需要机加或磨削去除模具表面缺陷。烘干焊条后将之与模具一起预热至模面和模芯温度一致到  475℃后,在保护性气体下进行焊接修复,空冷之后进行型腔修整和精加工。然后进行加热回火处理消除焊接应力。
 3. 总结
    对模具进行科学使用和维护不仅能提高模具的使用寿命,节约生产成本,还能提高产品质量,增加产品竞争力。
 
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