鑄鋼件模具損壞原因
在壓鑄生產中,模具損壞 常見的形式是裂紋、開裂。應力是導致模具損壞的主要原因。熱、機械、化學、操作沖擊都是產生應力之源,包括械應力和熱應力,應力產生于:
一、在模具加工制造過程中
1、毛坯鍛造質量問題
有些模具只生產了幾百件就出現裂紋,而且裂紋發(fā)展很快。有可能是鍛造時只了外型尺寸,而鋼材中的樹枝狀晶體、夾雜碳化物、縮孔、氣泡等疏松缺陷沿加工方法被延伸拉長,形成流線,這種流線對以后的 后的淬火變形、開裂、使用過程中的脆裂、失效傾向影響。
2、在車、銑、刨等終加工時產生的切削應力,這種應力可通過中間退火來。
3、淬火鋼磨削時產生磨削應力,磨削時產生摩擦熱,產生軟化層、脫碳層,降低了熱疲勞強度,容易導致熱裂、早期裂紋。對H13鋼在精磨后,可采取加熱至510-570℃,以厚度每25mm保溫一小時進行應力退火。
4、電火花加工產生應力。模具表面產生一層富集電極元素和電介質元素的白亮層,又硬又脆,這一層本身會有裂紋,有應力。電火花加工時應采用高的頻率,使白亮層減到 小, 進行拋光方法去除,并進行回火處理,回火在回火溫度進行。
二、模具處理過程中
熱處理不當,會導致模具開裂而過早報廢,特別是只采用調質,不進行淬火,再進行表面氮化工藝,在壓鑄幾千模次后會出現表面龜裂和開裂。
鋼淬火時產生應力,是冷卻過程中的熱應力與相變時的組織應力疊加的結果,淬火應力是造成變形、開裂的原因,固 進行回火來應力。
三、在壓鑄生產過程中
1、模溫
模具在生產前應預熱到的溫度,否則當高溫金屬液充型時產生激冷,導致模具內外層溫度梯度增大,形成熱應力,使模具表面龜裂,甚至開裂。
在生產過程中,模溫不斷升高,當模溫過熱時,容易產生粘模,運動部件失靈而導致模具表面損傷。應設置冷卻溫控系統(tǒng),保持模具工作溫度在的范圍內。
2、充型
金屬液以高壓、高速充型,必然會對模具產生激烈的沖擊和沖刷,因而產生機械應力和熱應力。在沖擊過程中,金屬液、雜質、氣體還會與模具表面產生復雜的化學作用,并加速腐蝕和裂紋的產生。當金屬液裹有氣體時,會在型腔中低壓區(qū)先膨脹,當氣體壓力升高時,產生內向爆破,扯拉出型腔表面的金屬質點而造成損傷,因氣蝕而產生裂紋。
3、開模
在抽芯、開模的過程中,當某些元件有形變時,也會產生機械應力。
4、生產過程
在每一個壓鑄件生產過程中,由于模具與金屬液之間的熱交換,使模具表面產生周期性溫度變化,引起周期性的熱膨脹和收縮,產生周期性熱應力。如澆注時模具表面因升溫受到壓應力,而開模頂出鑄件后,模具表面因降溫受到拉應力。當這種交變應力反復循環(huán)時,使模具內部積累的應力越來越大,當應力超過材料的疲勞 時,模具表面產生裂紋。
鑄鋼件生產處理方式:
1.退火:退火是將鑄鋼件加熱到Acs以上20~30。C,保溫時間,冷卻的熱處理工藝。退火的目的是為鑄造組織中的柱狀晶、粗等軸晶、魏氏組織和樹枝狀偏析,以鑄鋼力學性能。碳鋼退火后的組織:亞共析鑄鋼為鐵素體和珠光體,共析鑄鋼為珠光體,過共析鑄鋼為珠光體和碳化物。適用于所有牌號的鑄鋼件。
2.正火:正火是將鑄鋼件目口熱到Ac。溫度以上30~50。C保溫,使之奧氏體化,然后在靜止空氣中冷卻的熱處理工藝。圖11—5為碳鋼的正火溫度范圍示意圖。正火的目的是細化鋼的組織,使其具有所需的力學性能,也司作為以后熱處理的預備處理。正火與退火工藝的區(qū)別有兩個:其一是正火加熱溫度要偏高些;其二是正火冷卻較快些。經正火的鑄鋼強度稍高于退火鑄鋼,其珠光體組織較細。一般工程用碳鋼及部分厚大、形狀復雜的合金鋼鑄件多采用正火處理。
正火可共析鑄鋼和過共析鑄鋼件中的網狀碳化物,以利于球化退火;可作為中碳鋼以及合金結構鋼淬火前的預備處理,以細化晶粒和均勻組織,從而減少鑄件在淬火時產生的缺陷。