提高锌合金压铸模寿命的措施.pdf
3 6 Ap t . 2 0 0 2 Ha r d wa r e S c i e n c e A nd Te c h n o l o g y V。 l _ 3 0,No_ . 2 提 高锌合金压铸模寿命 的措施 2 6 s 4 帅招远五金造锁总厂李玉华 锌合金压铸 工艺具有材料利用率高 , 生 产周期 短, 经济效益显著等独有的技术特点; 是制造各种形 状复杂金属零件较为理想的途径之一。因此如何提 高压铸模寿命, 进一步提高经济效益是摆在广大科 技工作者面前的艰巨任务。 影响压铸模寿命的因素很多, 很复杂, 即有外部 的, 也有内部的, 经综合分析 , 锌合金压铸模主要失 效形式有热疲劳 、 开裂 崩 、 裂 、 变形 、 磨损 、 侵蚀等 五种 。 导致压铸模失效的主要原因有三种 一 、压铸模工作时, 由于冷热循环及承受循环载 荷产生循环交变应力而使模具失效。 二、 压铸模工作时, 金属液与空气、 涂料对模具 材料的化学与物理作用模具失效 。 三、 压铸模锁模与脱模时所产生的局部应力使 模具失效。 目前 国内锌合金压铸模模 芯多采用 3 C r 2 W8 V 和 H 1 3两种钢材制造, 尤其前者应用更多, 可以采 取下述措施提高使用寿命 。 1 合理的模具设计 严格地说 , 所有压铸模零件对模具寿命都有不 同程 度的影响, 但其 中以成形工作零件 、 模架 、 浇注 系统和导向零件影响最大 , 设计压 铸模时应注意 以 下几点 。 1 . 1 压力中心与锁模中心应重合 在模具设计过程 中, 型腔的布置是非常重要的 一 环, 尤其是多个型腔分布在同一模具中时。合理 的设计, 应该尽量使压力中心和锁模中心相重合 , 否 则一方面会使压铸机的四根拉杆受力不一致. 模具 受力不平衡, 不但影 响产品质量 , 容易产生披锋 飞 边 , 而且容易使模具产生变形而失效。另~方面, 为了获得质量合格的零件 , 需要选用锁模力较大 的 压铸机, 会造成一定的浪费现象, 相应地降低经济效 益 女巧 岁高级工程师 1 . 2 努力提高模具的刚性 模 具的各种结构 组成应有足够 的刚性 , 以承受 锁模力和金属液填充时的反压力 , 减少变形量。 1 . 2 . 1 首先在压铸机开模距离允许 的情况下尽 量 增加支承板的厚 度 , 而且尽 量缩小模脚 间的跨 度。 尽量采用不通孔模体设计 。不通孔模体实际上是相 当于通孔模体的套板和支承板组合成~个整体, 因 此它的刚性 比相同厚度的通孔模体刚性大得多。现 在大多数工厂都具有高精度的铣床, 不通孔模体的 加工精度已能保证。 1 . 2 . 2 在动模模体后 面安装支撑顶棍 可以更有效 的防止模体弯曲变形。顶棍的高度一定要与模脚高 度相等, 在不影响推出机构的条件下, 尽可能增加顶 棍及其端部直径。它的位置应首先考虑安排在受冲 击力最大 的地方. 如分流锥 、 浇道下方或其它动模型 腔单薄的地方。在模具 安装 时, 顶棍 的端面必须要 与分型面平行。在压铸生产时, 涨 型力同时通过模 脚和顶棍传到动模底板上, 可以有效的减少模体弯 曲变形。 1 . 3 正确选择各种零件的公差配和 和表面粗糙度 等级 1 . 3 . 1 应正确地选择公差配合 , 使模具在正常工作 温度下其滑动部分活动灵 活和防止 窜人金属液 . 固 定部分不致产生松动。当模具零件的配合精度等级 选用间隙过大时, 引起导热性能下降, 过早地产生热 疲劳; 模具零件装配尺寸选取过紧时, 形成预紧力, 在压铸过程中, 模具出现爆裂。推荐公差如表 1 。 1 . 3 . 2 适当提 高模具的表面粗糙度等级 压铸模零件的表面粗糙度过低即影响压铸件的 表面质量, 又降低模具的寿命。国内压铸模比较注 重型腔、 直浇道与分流锥的表面粗糙度, ~般经打磨 可以达到 R a 0 . 4 / n n以上。但对横浇道 、 溢流槽 、 内 浇口及溢流口部位的表面粗糙度要求低。孰不知 , 由于这些部位不 同程度地存在擦伤 、 磨 削纹及 铣刀 维普资讯 第 3 。卷第 2期 五金科技 2 0 0 2年 4月 纹是造成压铸模开裂的祸根, 这些部位也分别应达 到 R a 0 . 40 . 2 Ⅲ 以上。 1 . 4 合理 的浇注系统及冷却系统 1 . 4 . 1 模具浇注系统设计不台理不但会影响模具 的热平衡, 而且影响压铸件的质量。浇注系统中最 重要的是内浇 口的设计 , 它对压铸件质量影响最大。 内浇 口位置应选在充填型腔各部位的最短处 , 从内 浇口导人的金属液应首先充填深腔处难 以排气的部 位 , 防止金属液对 型壁或型芯直接 冲蚀和进 入型腔 后形成强烈 的涡流与裹气现象。尽可能采用较大内 浇口截面积, 缩短充填时间保持模具的热平衡。一 般情况下内浇口截面积为喷咀截面积的百分之三十 到百分之五十。横浇道应保持等截面积或过渡平 缓 . 不宜突然收缩和扩张。 1 . 4 . 2 锌台金压铸模模温控制在 1 7 0 2 0 o 。 c 左右 较为理想, 为了保持此温度, 一般应适当地布置冷却 通道使模具温度均衡。 2 采取合理的嗣造工艺流程和制造工艺 合理的制造工艺流程可以有效地延长压铸模的 使用寿命。对于 3 C r W 8 V钢工艺流程为 锻造一退 火一粗加工一调质一精加工一抛光一试模一修整一 氯化。实践证明按此工艺流程制造的压铸模寿命都 较长。 2 . 1 采用先进的毛坯锻造工艺 对于3 C r W S V钢采用多向锻拔的锻造工艺是较 合理的。可以使碳化物分布均匀, 形成合理的流线 分布, 提高耐磨性和各向同性。延伸与锻粗的锻造 比控制在 2 . 5 至 4 之间, 锻打 4 ~ 7 次。在加热规范 中, 特别重视始锻温度和终锻温度。加热温度为 1 1 3 01 1 6 0 E. 始锻温度为 1 0 8 0 1 1 0 0 C, 终锻温度 为 9 0 0 8 5 0 ℃较理想。 为了使锻坯组织均布, 降低硬度, 便于切削加 工. 必须进行退火处理。宜采用高温退火, 可以得到 细小的珠光体, 而且操作简便. 不易氧化脱碳。高温 退火 规范为 加 热到 A d 8 5 0 C , 在 7 5 0 7 8 0 。 c烧 透, 保温 l 0 一l 2 小时, 随炉冷却至6 0 o 。 c 后空冷。 2 . 2 采用合理的热处理规范 由于锌合金压铸模工作时. 模腔温度不会超过 4 0 0 ℃, 所 以 3 C r WS V钢淬 火温度 一般选 在 1 0 5 0 1 1 0 0 ℃油冷, 回火温度选在 5 8 0 ℃, 热处理硬度控制 在 H R C 4 4 4 8 较合适, 可以获得较高的热疲劳抗力 和耐磨性。 3 精心设计压铸件 . 提高压铸件的工艺合理性 模具的局部开裂 , 型腔表 面磨损和擦伤及型腔 壁面交界处裂纹等失效 , 很大程 度是 由压铸件的工 艺不合理而造成的。因此在满足压铸件性能的前提 下 , 提高压铸件的工艺合理性是非常重要的。 3 . 1 在满足压铸件结构强度的同时 , 尽量采用薄壁 结构 , 不仅能减轻压铸件的质量, 而 且减小模具的热 载荷 。 3 . 2 压铸件壁厚应均匀或过渡平 缓, 避免热 节, 以 减少局部热量集中引起模具过早地热疲劳失效 3 . 3 压铸件所有转角处 . 应有适 当的铸造圆角, 以 避免模具相应部位形成棱角, 产生裂纹或塌 陷。 3 . 4 压铸件上应尽量避免窄而深地凹穴, 窄而高的 筋槽 , 以避免模具相应部位出现尖凸, 凹槽 , 凸条, 使 散热条件恶化, 不匀衡, 造成应力集 中而产生崩裂、 断裂。 3 , 5 压铸件在允许的范围内, 宜采用较大的出模斜 度 , 以减少推出力或抽芯 力, 以避免 开模抽芯 、 脱模 时擦伤模具型腔壁。 4 合理的使用保养维修 压铸模投入使用后 , 正确的使用 与维修也可大 大提高寿命。 4 . 1 模具的预热是必要的 预热可提高模具的韧性 , 减小模具断面 上的温 度梯度, 降低模具的热应力。预热的温度不宜过高, 过高的预热温度则会降低表层 的屈服强度 , 反 而会 减少模具 的使用 寿命。锌 台金压 铸模 预热 1 2 . 0~ 1 5 0 C 较适宜。预热时应缓慢均匀加热 以使模具 中 镶块与模座跟上温度的变化 , 同时应从压铸过程 中 模具温升最 高的中心部位预热。 4 . 2 新模定期消除应力退火 压铸模由于反复受到高温、 高压的金属液冲刷、 冷热交替剧烈, 内部积累的应力越来越大 , 当应力超 过材料 的强度极限时 , 模具表面产生龟裂 , 有时会断 裂 。 新模压射 3 0 0 05 0 0 0次后进行退 火, 压射 1 0 0 0 01 5 0 0 0次后 再进 行退火 , 压射 3 3 0 0 04 0 0 O O 次后再一次退 火, 当压射 到 5 0 0 0 0次后 , 模 具较 稳 定 。 退火工艺 5 5 0l O o c, 保温 3~5 h , 低温退火 , 随 炉冷却。 除了用热处理方法消除应力, 国 下转第 4 l 页 维普资讯 第3 o 卷第2 期 五 金 技 2 0 0 2 g - 4 月 6 本炊具在压力条件下烹调, 不恰当的使用会 导致危险; 7 最大盛装量不要超过高度为 2 / 3 , 象太米等 膨胀性食物的盛装量不要超过高度的 1 / 2 ; 8 每次使用前应检查限压阀和安全阀是否受 阻碍 ; 9 不允许干烧或烧干压力锅内的液体 , 以及在 压力条件下油煎、 油炸等烹调; 1 0 在更换安全阀或与安全有重大影响的部件 时, 对于市场上的配件是否适用应予以明确 ; 1 1 保存使用说明书。 l 5 表面质量 1 对于不同材料, 不同的加工方法以及不同的 表面处理 , 表面性能和要求是不同的。 2 一般用户对压力锅 内在性能 、 要求 、 安全性知 道不多, 元法在购买时测试 , 但表面质量一 目了然。 3 生产厂家为了使产品给用户一个良 好的第一 印象, 扩大市场份额会想方设法做好外观质量。 因此我认为对压力锅分等及外观要求应删减, 相关的条款应作修改。规定因缺陷 如坑、 划伤较深 等 可能影响到产品安全性能时不允许。 关于标准的其他部分按要求进行规定 , 在此就 不 一列举。 由于本人进人压力锅行业时间不长 . 业务水平 有限, 上述观点难免有偏颇之处。在 实际工作及 与 同行交流中遇到一些问题 , 认为“ 标准 ” 中 尚存在一 些不足, 需进~步完善和改进。为 了我 国压力锅企 业和产品的发展 使其能积极参与国际竞争, 与先进 国家的产品标准接轨。借此机会抛砖引玉, 以求新 的压力锅国家标准更科学、 更规范和更先进。 参考标准 G B 1 抛 3 9 2 铝压力锅安全及性能要求 G B 1 5 0 6 6 9 4 不锈钢压力锅 美国 U L 一1 3 6 德国 D I N 6 6 0 6 5 ; 1 9 9 0 收 稿 日期 2 0 0 11 1 1 2 责任编辑 王玉禄 上接第3 7页 外近年来采用振动去应力法。对模 具接上振动馈人器后低频振动处理 3 O 一5 0 ra i n , 可将 模具内应力完全去除。 4. 3 合理的涂料 合理使用涂料也能提高模具使用寿命。一般涂 料使用方法为喷涂或涂刷。喷涂法比涂刷法效果 好。喷涂法涂料膜厚薄均匀且稳定, 在提高模具寿 命的同时, 能获得表面质量较高的压铸件。 目前 国内外普遍采用物化特性类似石墨的二氧 化硅水基涂料, 使用前用 l O 一 3 O 倍的水进行稀释。 4 . 4 局部破裂后采用焊补法维修 若模具局部崩裂可采用氩弧焊接法连行修补。 焊接材料和母材相同。焊前焊接部位应清除氧化物 和油渍。 并应预热以减少因焊接高温产生开裂的倾 向。预热温度 一般在 3 0 0 ℃以上 ; 焊 接时采用 少量 多次熔滴焊接 , 电流衰减收弧; 焊后对已热处理的模 具采用较 回火温度低 51 0 ℃的温度 回火 表 1 配合公差 相配零件 R寸部位 孔 轴 固定 H 8 g 7 成型 、顶出零件 活 动 H 8 e 6 导拄 、 导套抽 固定 m 芯机构零件 活动 . H 8 W 顶出机构的 固定 H 8 f 击 导 向零 件 活动 1 -1 8 F 8 帚 } 成 型零件 l O 0 5 n g n 一 0 0 3 ra m } 0 .1∞ m l 一 0 m 收稿 目 期 2 0 0 1 0 8 1 5 责任编辑 王玉禄 维普资讯