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3.
4精心設(shè)計(jì)模具的結(jié)構(gòu)
模具設(shè)計(jì)的內(nèi)容極為豐富，可以從鑄件的結(jié)構(gòu)工藝性分析著手。由于鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的不合理，導(dǎo)致模具中存在著細(xì)薄的截面，成為斷裂的根源。斜度值的不合理，引起抽芯，開模或取件時(shí)的擦傷。型腔壁面交界處的倒角，稍有疏漏，造成應(yīng)力集中裂紋。澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，在流向、截面積、壓射速度等控制不當(dāng)，造成對(duì)型壁或型芯的沖蝕。金屬液進(jìn)入型腔后形成的渦流，由于渦心部分的流速為無窮大，對(duì)模面起到強(qiáng)烈的鏤蝕作用，造成局部拉毛，模具的剛度不足，由于片面地強(qiáng)調(diào)節(jié)約鋼材，導(dǎo)致早期變形或斷裂的情況，時(shí)有發(fā)生。在各構(gòu)件配合精度等級(jí)如選用不當(dāng)，或者是由于有余隙的存在，引起導(dǎo)熱率的下降，過早地產(chǎn)生熱疲勞，或者是由于裝配尺寸過緊，形成予應(yīng)力，壓鑄過程中模具出現(xiàn)爆
裂。在現(xiàn)代的模具結(jié)構(gòu)中已考慮采用快速頂出機(jī)構(gòu)，在這里，一方面固然是為了提高生產(chǎn)效率的需要。但是從另一個(gè)角度來看，也是為了減少鑄件的留模時(shí)問，為卸除模具材料的熱載荷而設(shè)計(jì)的。
3.
5合金熔煉，保溫過程中的有關(guān)控制
模具型面在高速金屬流的沖刷下，產(chǎn)生熱沖蝕。凡是出現(xiàn)沖蝕的部位，都會(huì)使鑄件的尺寸精度和表面光潔度有所下降，甚至于使該處與鑄件咬合，影響順利出模。為此，控制溫度參數(shù)，其中包括合金溫度的掌握以及控制模具始終處于熱平衡狀態(tài)，至關(guān)重要。此外合金中的氣體問題，在壓鑄這樣一個(gè)高速、高壓充型特定的環(huán)境下，隨著金屬液流的噴濺而產(chǎn)生爆裂，出現(xiàn)了對(duì)模具的氣蝕問題，在型面上留下麻點(diǎn)，在這方面應(yīng)予以重視。為此對(duì)合金進(jìn)行精煉除氣，一方面乃是出于凈化合金液的需要，而在避免產(chǎn)生氣蝕作用，防止模面上形成麻點(diǎn)也是有益的。此外，合金中含鐵量的控制，對(duì)于防止粘模至關(guān)重要。但根據(jù)Al-Fe相圖可知，鋁在600℃左右，容易溶入鐵中形成固溶體，容易粘附于模面上，使鑄件的表面質(zhì)量下降。嚴(yán)重時(shí)，在模面形成脆性的鐵鋁化合物，成為裂紋源。在這個(gè)問題上，除了涂料能起到一部分作用外，合金中合適的含鐵量的控制，值得注意。過高的含鐵量可用鋁來調(diào)整，與鋁的比例可按10:2來處理，過低的含鐵量，要采用增鐵的措施來解決。
3．6采用最佳模具熱處理規(guī)范
作為壓鑄模具的材料必須具有較高的熱強(qiáng)性和回火穩(wěn)定性，這樣才有可能獲得高的熱疲勞抗力和耐磨性。作為鋁合金壓鑄用的模具材料，當(dāng)前比較適用的仍是屬于國(guó)內(nèi)最為普遍采用的鎢系高熱強(qiáng)模具鋼3Cr2W8V鋼。其鍛造性能好，在機(jī)械加工性能及熱處理工藝性能上也較佳。對(duì)于3Cr2W8V鋼，由于熱處理工藝不當(dāng)，在壽命問題上常常會(huì)出現(xiàn)大起大落的現(xiàn)象。其中以淬火與回火的工藝，尤其要求嚴(yán)格掌握，直接影響到模具熱疲勞抗力，熱強(qiáng)性和回火抗力。
目前大部分工廠對(duì)壓鑄模所取的淬火溫度為1050-1100 ℃，進(jìn)一步提高淬火溫度的呼聲很高，但是也其有利弊。眾所周知，隨著淬火溫度的提高，其有利方面如下：
1)更多的碳化物溶入奧氏體，將使淬火后的馬氏體具有較高的回火穩(wěn)定性，熱強(qiáng)度，耐磨性和耐疲勞性能也均相應(yīng)地提高；
2)一定程度上減少碳化物帶狀偏析，減輕了剩余碳化物對(duì)基體的切割作用。也改善了材料性能上的方向性，并使剩余碳化物變得更少、小、勻和圓態(tài)，提高強(qiáng)韌性。
3)使板條馬氏體數(shù)量增加，提高強(qiáng)韌性，降低裂紋的擴(kuò)展速度。
但是有其不利的一面：
1)晶粒粗化，使模具韌性下降。如奧氏體化溫度為10500C時(shí)，晶粒度等級(jí)9^-10級(jí)，奧氏體化溫度為11500C時(shí)，晶粒度等級(jí)為2飛級(jí)。
2)模具更易變形。
3)模具表面更易氧化脫碳。
權(quán)衡利弊，個(gè)人認(rèn)為，對(duì)壓鑄模來說，其主要失效形式是熱疲勞和熱沖蝕，因此高溫強(qiáng)度，硬度和回火抗力比韌性更為重要，提高淬火溫度將可進(jìn)一步發(fā)揮3Cr2W8V鋼作為壓鑄模材料的潛力，至于模具的變形和氧化脫碳，可通過相應(yīng)的措施予以解決。例如在淬火加熱時(shí)采用兩次予熱，其中第二次予熱溫度取850^-870℃，略低于最后淬火溫度，其目的是減少模具到溫的時(shí)間差，縮短高溫保溫時(shí)間，以減輕由于高溫加熱而帶來的弊端；又如采用二次分級(jí)淬火或等溫淬火，則可減少變形：其他如加強(qiáng)鹽浴脫氧或在有保護(hù)性氣氛的箱式爐中加熱，可避免氧化脫碳等。
由于3Cr2W8V鋼的成分在允許范圍內(nèi)有波動(dòng)，理論上應(yīng)有其最佳淬火溫度。當(dāng)采用較高淬火溫度時(shí)，其最好的含碳量在規(guī)定含量的下限；而其含鎢量在規(guī)定含量的上限，這樣可使淬火后仍能獲得較細(xì)的晶粒。回火溫度的選擇：通常認(rèn)為回火到硬度HRC47-48有最好的抗熱疲勞性，但該回火溫度必須高于模具使用溫度30^-500C，否則在使用過程中會(huì)再次出現(xiàn)回火現(xiàn)象。
淬火溫度愈高，回火溫度也應(yīng)相應(yīng)地提高，才能發(fā)揮提高淬火溫度的效果。如淬火溫度為1050~10750C時(shí)，回火溫度為560-6000C；淬火溫度為1100、1150℃時(shí)，回火溫度應(yīng)取600~6500C。回火次數(shù)對(duì)于鋁合金模具為兩次到三次，對(duì)于銅合金模具則為三次，以消除殘留奧氏體，避免在使用過程中由于殘留奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體而引起內(nèi)應(yīng)力，嚴(yán)重地影響模具的壽命。
3．7模具高能量密度表面強(qiáng)化處理
高能量密度表面強(qiáng)化是材料表面施加極高的能量，使之發(fā)生物理化學(xué)變化，以達(dá)到強(qiáng)化的目的。其主要特點(diǎn)是：工序簡(jiǎn)單，過程迅速，零件變形小，生產(chǎn)效率高。其中以采用電火花表面強(qiáng)化工藝乃是一項(xiàng)減少表面沖蝕，防止金屬與模面咬合，提高使用壽命的有效途徑之一。其原理系利用脈沖電路的充分放電原理，將硬質(zhì)合金制成的電極(Y68)，接通電源的正極，金屬工件接通電源的負(fù)極，二者在空氣中作周期性地接觸，引起氣隙放電，形成火花與高溫。在高溫作用下，碳化鎢從電極上升華釋放，在工件的表面產(chǎn)生并完成一系列包括：重熔，沉識(shí)，擴(kuò)散、化合及淬硬的過程，使被涂復(fù)的工件表面形成一層成分均勻，結(jié)構(gòu)致密，高硬度的碳化鎢沉積層．其表面硬度達(dá)到HV1100-1400。強(qiáng)化層與基體結(jié)合牢固，耐沖擊，不剝落。強(qiáng)化處理時(shí)，工件處予冷·態(tài)，放電點(diǎn)極小，時(shí)間短，無退火及變形。經(jīng)強(qiáng)化后的模具，無論在耐熱性，耐蝕性，紅硬性及耐磨1生方面，都有很好的成效。
國(guó)外出現(xiàn)的一種氧氮表面擴(kuò)散法即模具在真空下，在5400C溫度下加熱4小時(shí)，并通入氨氣，接著添加丙烷及二氧化碳，直到形成0.03毫米深度的氧化鐵，氮化鐵及碳化鐵為止，經(jīng)600℃溫度處理后，其表面硬度達(dá)到HV750。在氮化處理方面，以氣體軟氮化為最好，經(jīng)處理后的模具有較高的表面硬度，耐磨性及沖擊韌性。其化合層致密，為單相￡相，提高了模具抗擦傷，抗咬合，抗粘模和耐腐蝕能力。此外氣體軟氮化的生產(chǎn)周期短，易返修、設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便。
壓鑄展-鑄造展-2015第十六屆廣州國(guó)際壓鑄、鑄造及工業(yè)爐展覽會(huì)-中國(guó)最受關(guān)注的壓鑄鑄造展會(huì)-巨浪展覽-The 16th
Guangzhou Die-casting, Foundry & Industry Furnace Exhibition
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