鑄模的服役條件較為苛刻,鋁合金熔體的溫度通常在80℃
左右,其充填速率為50～180ｍ/ｓ,成形周期較短,一樣通常在2min以內(nèi)。要是壓鑄模存在機(jī)器加工、熱處置處罰工藝不妥等題目,當(dāng)壓鑄模外貌蒙受循環(huán)熱應(yīng)力
時(shí),易產(chǎn)生熱委頓龜裂、斷裂、塑性變形等,從而低落壓鑄模的利用壽命。因此,研究鋁壓鑄模的機(jī)器加工工藝與熱處置處罰工藝對(duì)壓鑄模壽命的影響,有現(xiàn)實(shí)意義。
1 鋁壓鑄件壓鑄模失效闡發(fā)
某鋁壓鑄件壓鑄模布局見(jiàn)圖1,尺寸為800mm600mm200mm，材質(zhì)為H13鋼。壓鑄模加工工藝為：下料→鑄造→球化退火→銑削加工→淬火→電火花成形加工→研磨拋光。經(jīng)熱處置處罰（600、850℃分級(jí)加熱＋1100℃真空油淬＋570℃二次回火），硬度（HRC）到達(dá)48～50，切合計(jì)劃要求。生產(chǎn)200模后，壓鑄模內(nèi)凹角處出現(xiàn)裂紋，繼承生產(chǎn)到500模時(shí)壓鑄模出現(xiàn)顯著龜裂紋，裂紋宏觀形貌見(jiàn)圖2。在壓鑄模裂紋相近線切割取樣，其金相構(gòu)造見(jiàn)圖3。
圖1壓鑄模
從圖3看出,H13鋼構(gòu)造有灰白相間的條紋漫衍，評(píng)釋構(gòu)造中存在較多的非金屬混合與肯定碳化物偏析。灰色區(qū)內(nèi)大量存在較微小的回火馬氏體,而殘留奧氏體較少;白色區(qū)內(nèi)存在較多的殘留奧氏體,且竹葉狀回火馬氏體較粗大。
緣故原由闡發(fā)：①由于壓鑄模子腔截面尺寸較大,H13鋼導(dǎo)截面尺寸效應(yīng)較顯著,選擇淬火溫度較高,保溫時(shí)間長(zhǎng)。一方面局部奧氏體過(guò)飽和碳濃度偏高,晶粒變粗
大,經(jīng)回火后馬氏體粗大,其構(gòu)造內(nèi)應(yīng)力較大,另一方面構(gòu)造中存在大塊狀的碳化物,在熱處置處罰中會(huì)造成局部脆化,導(dǎo)致壓鑄模子腔韌性差；②放電加工歷程中,由
于H13鋼含碳化物較大,必要放電能量較大,及放電尖角效應(yīng)導(dǎo)致凹角處放電會(huì)合,從而導(dǎo)致導(dǎo)致局部電流值過(guò)大,在型腔凹角處形成的微裂紋深度較深,研磨拋
光變質(zhì)層后微裂紋仍舊存在,且存在較大拉應(yīng)力；③壓鑄模事情時(shí),受到鋁液包裹擠壓在內(nèi)凹角處產(chǎn)生較大拉伸力,鋁液使壓鑄模事情外貌受熱膨脹,產(chǎn)生壓應(yīng)力,壓鑄件脫模后,由于向壓鑄模事情外貌噴撒冷卻劑,使壓鑄模事情外貌急劇冷卻而緊縮,產(chǎn)生切向拉應(yīng)力,熱交變應(yīng)力與拉伸應(yīng)力在型腔內(nèi)凹角處產(chǎn)生疊加,加之壓鑄模子腔的韌性不敷與微裂紋的存在,從而出現(xiàn)宏觀裂紋,繼而生長(zhǎng)成龜裂。綜上闡發(fā),壓鑄模熱處置處罰及放電加工導(dǎo)致內(nèi)凹角處存在缺陷,在交變熱應(yīng)力作用下,壓鑄模出現(xiàn)龜裂失效。
2 工藝優(yōu)化
優(yōu)化工藝如下：①得當(dāng)?shù)吐鋲鸿T模硬度（HRC）至46～47,調(diào)解對(duì)應(yīng)的熱處置處罰工藝為480、700、850℃分級(jí)加熱＋1050℃真空油淬＋600℃二次回火,熱處置處罰后的金相構(gòu)造見(jiàn)圖４,從圖4a可見(jiàn),渣滓?jiàn)W氏體淘汰且竹葉狀回火馬氏體有所淘汰,從圖4b可視察到微小球化碳化物,故壓鑄模子腔韌性得到進(jìn)步；②壓鑄模子腔加工時(shí),粗加工時(shí)接納中脈寬、大峰值電流,而精加工時(shí)接納低脈寬、中峰值電流,制止外貌微裂紋過(guò)深；③沒(méi)有預(yù)熱的壓鑄模其龜裂紋產(chǎn)生的速率快,故壓鑄模投產(chǎn)后
初次預(yù)熱接納低壓慢速預(yù)熱,且投產(chǎn)后壓鑄模定期退火,壓鑄模未產(chǎn)生早期裂紋及龜裂失效。３進(jìn)步壓鑄模利用壽命的步伐
3.1 布局計(jì)劃
在金屬液的打擊角為72～75時(shí),鋁液對(duì)CAE壓鑄模質(zhì)料的沖蝕焊合最為嚴(yán)峻。通過(guò)CAE優(yōu)化內(nèi)澆口和溢流槽位置及數(shù)目,制止上述打擊角,可進(jìn)步壓鑄
模利用壽命。在包管鑄件外貌品格的環(huán)境下,得當(dāng)增大內(nèi)澆道截面積可以增長(zhǎng)流量并減小對(duì)壓鑄模的打擊力。接納團(tuán)體式溢流槽減小了壓鑄件的變形量,進(jìn)步了壓鑄模局部溫度,包管了壓鑄件的品格。
壓鑄模子芯外貌受到鋁液打擊而粘模,將該處型芯改為臺(tái)階成形（加厚部門成形壁厚為0.5～1.0mm）,可以減小鋁液在壓鑄模外貌形成的粘模力。為了制止
細(xì)長(zhǎng)型芯受鋁液打擊變形,脫模時(shí)拉傷內(nèi)孔,接納雙型芯對(duì)鑄布局。壓鑄模的易龜裂部位和易毀傷部位只管即便接納鑲件布局,便于維修和調(diào)換。
壓鑄模精度取決于計(jì)劃加工歷程中基準(zhǔn)之間的無(wú)縫銜接。必須細(xì)致：①壓鑄模計(jì)劃階段盡大概包管基準(zhǔn)的可靠性和唯一性；②壓鑄模配件加工,消除裝置尺寸鏈的偏差累積效應(yīng)；③壓鑄模零件加工時(shí)肯定要閉環(huán)控制,接納現(xiàn)實(shí)尺寸的測(cè)控精度為反饋,實(shí)行閉環(huán)加工。
3.2 工藝優(yōu)化
H13鋼在淬硬后直接舉行高速銑削,可得到相稱于磨削的粗糙度。故可以用H13鋼硬態(tài)銑削取代磨削加工,低落生產(chǎn)本錢。磨削加工會(huì)產(chǎn)生大量的熱量,導(dǎo)致型腔外貌出現(xiàn)裂紋,影響壓鑄模壽命。為制止磨削裂紋產(chǎn)生,精磨時(shí)只管即便選擇自銳性好的砂輪,且冷卻充實(shí)。
電脈沖放電功率的巨細(xì)直接決定壓鑄模子腔外貌形成淬火馬氏體的厚度和顯微裂紋的巨細(xì)。而H13鋼中含有較多高熔點(diǎn)的碳化鉻、碳化釩,必要切割脈沖能量較
大,從而導(dǎo)致壓鑄模外貌產(chǎn)生微裂紋加深,且后續(xù)精修放電加工也不克不及消除這些裂紋。故H13鋼成形切割接納中脈寬、大峰值電流；后續(xù)精修加工,接納小脈寬來(lái)
低落脈沖能量,而脈沖峰值不宜太小。
壓鑄模外貌在電加工后應(yīng)舉行噴丸處置處罰,可使壓鑄模表層形成渣滓壓應(yīng)力,使微裂紋關(guān)閉而不易擴(kuò)展,推遲熱委頓裂紋的形成和擴(kuò)展,從而進(jìn)步壓鑄模壽命。
3.3 硬度計(jì)劃與熱處置處罰工藝
H13鋼經(jīng)真空淬火后最佳硬度（HRC）為44～48。公道選擇壓鑄模各部門硬度：①若壓鑄模熱委頓失效為重要失效情勢(shì),壓鑄模外貌硬度取上限,若壓鑄模失效為脆性開(kāi)裂,則壓鑄模外貌硬度取下限；②一樣通常中小型的鋁合金壓
鑄模硬度（HRC）為46～48,尺寸大的鋁合金鑄件和比力厚或形狀龐大件的壓鑄模,硬度（HRC）應(yīng)降至44～46 ； ③ 大型
型腔為進(jìn)步韌性制止早期開(kāi)裂可以得當(dāng)?shù)吐溆捕龋?型芯重要是產(chǎn)生彎曲變形失效， 而產(chǎn)生裂紋失效的大概性不大 ,可低落型芯韌性進(jìn)步其硬度。
H13 鋼在1020～1100 ℃ 保溫， 使碳化物充實(shí)溶入奧氏體,制止壓鑄模因熱處置處罰碳
化物溶解不充實(shí)殘留在晶界之間而造成的壓鑄模龜裂:① 如H13
鋼尺寸效應(yīng)顯著時(shí),將壓鑄模子腔放入熱油中重復(fù)翻轉(zhuǎn),粉碎蒸氣膜，增強(qiáng)對(duì)傳播熱結(jié)果；②將型芯外貌先打仗熱油,然后再團(tuán)體浸入油中,可使型芯事情部門硬度
高,裝置部門韌性好；③對(duì)壓鑄模子腔外貌貌面貌易出現(xiàn)粘模的部位和型芯,選用氮化、碳氮共滲等外貌強(qiáng)化處置處罰,以減小腐蝕、 粘模。
3.4生產(chǎn)細(xì)致事變
（1）公道預(yù)熱利用壓鑄模時(shí)，應(yīng)接納先預(yù)熱至180～300℃再遲鈍澆注、壓射，可以有用減小熱應(yīng)力，起到延緩壓鑄模外貌龜裂紋的作用。
(2)壓鑄模定期退火壓鑄模在利用歷程中會(huì)積聚較大的熱應(yīng)力和相變應(yīng)力，因此在利用一段時(shí)間后應(yīng)舉行回火處置處罰，其工藝為：（57010）℃保溫2～3ｈ，隨爐冷至400～450℃出爐空冷，然后舉行再氮化處置處罰。
