壓鑄生產(chǎn)時(shí),最常用的就是模具,但是不管質(zhì)量有多么好的模具,都會(huì )受到損壞,其中最常見(jiàn)的形式是裂紋、開(kāi)裂。而令模具損壞的最主要原因之一就是應力,但是應力是如何產(chǎn)生的呢?
在模具加工制造過(guò)程中,哪些地方會(huì )產(chǎn)生應力呢?
1、在車(chē)、銑、刨等終加工時(shí)產(chǎn)生的切削應力,這種應力可通過(guò)中間退火來(lái)消除。
2、淬火鋼磨削時(shí)產(chǎn)生磨削應力,磨削時(shí)產(chǎn)生摩擦熱,產(chǎn)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(shí)進(jìn)行消除應力退火。
3、電火花加工產(chǎn)生應力。模具表面產(chǎn)生一層富集電極元素和電介質(zhì)元素的白亮層,又硬又脆,這一層本身會(huì )有裂紋,有應力。電火花加工時(shí)應采用高的頻率,使白亮層減到最小,必須進(jìn)行拋光方法去除,并進(jìn)行回火處理,回火在三級回火溫度進(jìn)行。
4、毛坯鍛造質(zhì)量問(wèn)題:有些模具只生產(chǎn)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(shí)只保證了外型尺寸,而鋼材中的樹(shù)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(cháng),形成流線(xiàn),這種流線(xiàn)對以后的最后的淬火變形、開(kāi)裂、使用過(guò)程中的脆裂、失效傾向影響極大。
在模具處理過(guò)程中,因為熱處理不當,這樣也會(huì )導致模具開(kāi)裂而過(guò)早報廢,特別是只采用調質(zhì),不進(jìn)行淬火,再進(jìn)行表面氮化工藝,在壓鑄幾千模次后會(huì )出現表面龜裂和開(kāi)裂。鋼淬火時(shí)產(chǎn)生應力,是冷卻過(guò)程中的熱應力與相變時(shí)的組織應力疊加的結果,淬火應力是造成變形、開(kāi)裂的原因,固必須進(jìn)行回火來(lái)消除應力。
在壓鑄生產(chǎn)過(guò)程中,哪些地方會(huì )產(chǎn)生應力呢?
1、開(kāi)模:在抽芯、開(kāi)模的過(guò)程中,當某些元件有形變時(shí),也會(huì )產(chǎn)生機械應力。
2、模溫:模具在生產(chǎn)前應預熱到一定的溫度,否則當高溫金屬液充型時(shí)產(chǎn)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(kāi)裂。在生產(chǎn)過(guò)程中,模溫不斷升高,當模溫過(guò)熱時(shí),容易產(chǎn)生粘模,運動(dòng)部件失靈而導致模具表面損傷,應設置冷卻溫控系統,保持模具工作溫度在一定的范圍內。
3、充型:金屬液以高壓、高速充型,必然會(huì )對模具產(chǎn)生激烈的沖擊和沖刷,因而產(chǎn)生機械應力和熱應力。在沖擊過(guò)程中,金屬液、雜質(zhì)、氣體還會(huì )與模具表面產(chǎn)生復雜的化學(xué)作用,并加速腐蝕和裂紋的產(chǎn)生。當金屬液裹有氣體時(shí),會(huì )在型腔中低壓區先膨脹,當氣體壓力升高時(shí),產(chǎn)生內向爆破,扯拉出型腔表面的金屬質(zhì)點(diǎn)而造成損傷,因氣蝕而產(chǎn)生裂紋。
4、生產(chǎn)過(guò)程:在每一個(gè)壓鑄件生產(chǎn)過(guò)程中,由于模具與金屬液之間的熱交換,使模具表面產(chǎn)生周期性溫度變化,引起周期性的熱膨脹和收縮,產(chǎn)生周期性熱應力。如澆注時(shí)模具表面因升溫受到壓應力,而開(kāi)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(shí),使模具內部積累的應力越來(lái)越大,當應力超過(guò)材料的疲勞極限時(shí),模具表面產(chǎn)生裂紋。
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