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,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,研究鋁壓鑄模的機器加工工藝與熱處置處罰工藝對壓鑄模壽命的影響,有現(xiàn)實意義。
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℃分級加熱＋1100℃真空油淬＋570℃二次回火），硬度（HRC）到達48～50，切合計劃要求。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模時壓鑄模出現(xiàn)顯著龜裂紋，裂紋宏觀形貌見圖2。在壓鑄模裂紋相近線切割取樣，其金相構(gòu)造見圖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,保溫時間長。一方面局部奧氏體過飽和碳濃度偏高,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)致凹角處放電會合,從而導(dǎo)致導(dǎo)致局部電流值過大,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,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)解對應(yīng)的熱處置處罰工藝為480、700、850℃分級加熱＋1050℃真空油淬＋600℃二次回火,熱處置處罰后的金相構(gòu)造見圖４,從圖4a可見,渣滓奧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步；②壓鑄模子腔加工時,粗加工時接納中脈寬、大峰值電流,而精加工時接納低脈寬、中峰值電流,制止外貌微裂紋過深；③沒有預(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進步壓鑄模利用壽命的步伐
3.1 布局計劃
在金屬液的打擊角為72～75時,鋁液對CAE壓鑄模質(zhì)料的沖蝕焊合最為嚴峻。通過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流量并減小對壓鑄模的打擊力。接納團體式溢流槽減小了壓鑄件的變形量,進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
細長型芯受鋁液打擊變形,脫模時拉傷內(nèi)孔,接納雙型芯對鑄布局。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劃加工歷程中基準(zhǔn)之間的無縫銜接。必須細致：①壓鑄模計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壓鑄模零件加工時肯定要閉環(huán)控制,接納現(xiàn)實尺寸的測控精度為反饋,實行閉環(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,精磨時只管即便選擇自銳性好的砂輪,且冷卻充實。
電脈沖放電功率的巨細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。而H13鋼中含有較多高熔點的碳化鉻、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
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)閉而不易擴展,推遲熱委頓裂紋的形成和擴展,從而進步壓鑄模壽命。
3.3 硬度計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,壓鑄模外貌硬度取上限,若壓鑄模失效為脆性開裂,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
型腔為進步韌性制止早期開裂可以得當(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 ,可低落型芯韌性進步其硬度。
H13 鋼在1020～1100 ℃ 保溫， 使碳化物充實溶入奧氏體,制止壓鑄模因熱處置處罰碳
化物溶解不充實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,將壓鑄模子腔放入熱油中重復(fù)翻轉(zhuǎn),粉碎蒸氣膜，增強對傳播熱結(jié)果；②將型芯外貌先打仗熱油,然后再團體浸入油中,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、碳氮共滲等外貌強化處置處罰,以減小腐蝕、 粘模。
3.4生產(chǎn)細致事變
（1）公道預(yù)熱利用壓鑄模時，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積聚較大的熱應(yīng)力和相變應(yīng)力，因此在利用一段時間后應(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。
