壓鑄模的壽命與材料,、設計,、制造和保養(yǎng)有著密切關系,。在實際應用中,,我們發(fā)現(xiàn),,影響壓鑄模壽命的各要素所占比例大致如下:鋁鑄件
模具設計和制造約占80%,;包括模具材料約占10%~15%,;模具的使用及維護和保養(yǎng)約占5%~10%。采取下列措施是避免壓鑄模失效,、提高其壽命行之有效的方法,。
1、模具材料
模具型腔材料應選用綜合性能優(yōu)良的熱作模具鋼,。盡量選用晶粒較細,、各向同性好、熱處理性能好的材料作為模具型腔材料,。目前國內(nèi)普遍采用SKD61,、DAC55、8407等進口材料作為模具型腔材料,。在模具材料投入加工之前,,應綜合采用外觀檢查、金相檢查和超聲波探傷檢查等方法對材料進行檢查,,避免使用有缺陷的材料,,從而造成模具早期報廢。
2,、模具設計
(1)澆注系統(tǒng)設計 澆注系統(tǒng)設計是壓鑄件
模具設計中最為核心的部分,尤其是內(nèi)澆道的位置和大小,。在選擇內(nèi)澆道位置時,,盡量避免鋁液正面沖擊型芯,以減少沖蝕的產(chǎn)生,。在保證鑄件成形完好的情況下,,加大內(nèi)澆道的截面積,使鋁液以層流方式進入型腔,,從而降低內(nèi)澆道速度,,減輕鋁液對型腔的沖擊。
(2)成形零件設計 盡可能避免尖角,,以防止模具相應部位由于產(chǎn)生應力集中而開裂,。對不可避免的易損部位,,如細長的型芯,應采用合理的鑲拼式結(jié)構(gòu),,便于損壞時及時更換,。
(3)模板設計 確定合適的模板厚度,使其具有足夠的剛性和強度,,以有效抵抗彎曲變形,。在模板尤其是動模模板的結(jié)構(gòu)設計上,以整體式模板代替?zhèn)鹘y(tǒng)的支承板和貫通式模板,,有利于提高壓鑄模的整體承受能力,。
(4)導向零件設計 首先,各導向零件應選擇正確的公差配合和表面粗糙度等級,。其次,,改進導向零件的結(jié)構(gòu),如與滑塊配合的側(cè)面和底面改為易更換的導滑條,,同時導滑條選擇耐磨性和熱膨脹性更好的合金材料等,。
(5)便于更換維修的設計 對于易損壞的型芯和滑動配合部分,設計成利于快速更換維修的結(jié)構(gòu),。如將型芯由臺階式固定結(jié)構(gòu)改為螺釘式連接結(jié)構(gòu),。
(6)保持模具熱平衡 合理設計冷卻系統(tǒng),保證模具整體的熱平衡,。在條件許可的情況下,,可以選擇配置模溫平衡系統(tǒng)。
(7)應用CAD/CAE技術 對已經(jīng)完成初步設計的模具進行CAE模擬分析,,確定模具的溫度場,、流場和應力場的分布。并在此基礎上,,對模具設計進行優(yōu)化,,以提高模具設計的整體質(zhì)量,從而為提高壓鑄模壽命提供有力保證,。
3,、模具制造
(1)制定合理的加工工藝 模具的加工工藝,是直接影響壓鑄鋁件
模具壽命的環(huán)節(jié),,尤其需要注意工藝細節(jié),。比如:選擇合適的加工基準,最好能統(tǒng)一各零件的加工基準,,以減少累積誤差,;兩面對接方法加工較長的冷卻水孔時,在保證水孔表面光滑的同時,,還應注意保證其同軸度,,避免因產(chǎn)生應力集中而開裂,;綜合采用CAD/CAM技術,提高加工的精度等,。
(2)電火花加工 電火花被廣泛用于模具制造中,。電火花加工后的型腔表面會出現(xiàn)淬硬層。淬硬層厚度由加工時電流強度和頻率決定,,粗加工時較深,,精加工時較淺。淬硬層無論深淺,,均會在模具表面產(chǎn)生較大應力,。因此,要采取高頻率電火花加工等工藝措施消除淬硬層或去應力,。
(3)磨削 磨削產(chǎn)生的大量摩擦熱,,可能軟化模具表面,降低其抗熱疲勞的能力,,從而使模具早期失效,。因此磨削時,冷卻液用量應適中,,同時避免過大的磨削量和進給量,,避免在磨削中產(chǎn)生細微裂紋。
(4)焊修 焊補是修復模具加工失誤的常用手段,。焊補時,,將表面徹底清潔和干燥后的模具與焊條一起預熱至440~460℃,待模具表面與心部溫度一致后,,在保護氣體下進行焊補,。修理完畢后以低于原回火溫度50~80℃回火一次,以消除應力,。
(5)拋光 重點拋光型腔中的窄縫和深槽,,以保證型腔整體粗糙度達到0.2μm,從而減小型腔表面的流動阻力,,提高其抗咬合和抗疲勞能力,。
4、模具熱處理:
(1)淬火回火 真空淬火能有效防止型腔表面脫碳和增碳,,減少因熱處理時碳化物溶解不充分而造成的模具早期龜裂。真空淬火后,,需進行2~4次回火,。總體來說,,模具越大,,淬火溫度越高,,而回火溫度越低。
(2)去應力回火 新模具在試模合格后,,均應進行回火,,以消除應力。
(3)氮化 對型腔表面進行氮化處理,,可以提高模具表面抵抗磨損,、粘附和熱疲勞的能力。新模具調(diào)試合格后,,進行第一次氮化,。在使用過程中,根據(jù)具體的保養(yǎng)規(guī)程和模具狀況確定重新氮化的時機,。氮化時,,滲氮基體的硬度在35~43HRC之間,氮化層厚度以不超過0.15mm為宜,,同時應注意氮化表面的清潔以保證氮化層的均勻,。當模具龜裂比較嚴重時,則不宜進行氮化,。
5,、模具的使用和保養(yǎng)
(1)合理設定壓鑄工藝參數(shù) 在保證鋁壓鑄件
質(zhì)量的前提下,盡量降低鋁液的澆注溫度,、壓射速度和壓射壓力,,縮短高溫持壓時間,尤其杜絕單純依靠提高壓射壓力來改善鑄件品質(zhì)的做法,。此外,,可以借助參數(shù)測試儀來尋求各參數(shù)之間的最佳結(jié)合點。
(2)均勻預熱模具 避免采用煤氣加熱方法預熱模具,,防止因預熱不均造成各部位出現(xiàn)不同的熱膨脹,。最好用模溫機油溫預熱模具。在沒有模溫機的情況下,,可采用試壓前幾模的方法,,依靠鋁液預熱模具型腔。
(3)噴涂均勻 重點噴涂模具深腔處,,同時注意避免長時間噴涂,。
(4)保持模具熱平衡 定期檢查清理冷卻系統(tǒng),防止冷卻水道堵塞,,為保持穩(wěn)定的模具使用溫度提供保證,。
(5)及時進行模具檢查 注意檢查模具表面是否出現(xiàn)龜裂、裂紋和沖蝕,。如果出現(xiàn)這些情況,,需采用焊補的方法及時修復,。如果模具型腔表面的氮化層被局部破壞,應重新進行氮化處理,。
(6)定期去應力回火 這是延緩龜裂產(chǎn)生的有效方法,。根據(jù)模具的大小和復雜程度確定去應力回火的時間間隔。一般情況下,,鋁合金壓鑄模在初次批量生產(chǎn)5000~8000模次,,以后每隔10000~15000模次進行去應力處理。但是如果模具龜裂嚴重,,則不宜進行去應力回火,,以免加劇裂紋的擴張。
(7)停機時的模具保養(yǎng) 生產(chǎn)中,,臨時間隙停機時,,可以調(diào)小冷卻水流量,讓模具緩慢冷卻,。如果長時間停機,,則必須對模具進行徹底清潔保養(yǎng),并在檢查合格后入庫保管,。
(8)作業(yè)培訓 充分重視對作業(yè)者的作業(yè)培訓,,杜絕因操作失當而引起的模具損壞。
提高鋁合金壓鑄模的壽命是一項綜合性的技術課題,。在實際應用中,,綜合考慮各影響因素的作用,并采取針對性措施,,是完全有可能提高鋁合金壓鑄模的使用壽命的,。
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