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實(shí)際生產(chǎn)中,模具失效主要有三種形式:①熱疲勞龜裂損壞失效:②碎裂失效:③溶蝕失效。
致使模具失效的因素很多,既有外因(例澆鑄溫度高低、模具是否經(jīng)預(yù)熱、水劑涂料噴涂量的多少、壓鑄機(jī)噸位大小是否匹配、壓鑄壓力過高、內(nèi)澆口速度過快、冷卻水開啟未與壓鑄生產(chǎn)同步、鑄件材料的種類及成分Fe的高低、鑄件尺寸形狀、壁厚大小、涂料類型等等)。也有內(nèi)因(例模具本身材質(zhì)的冶金質(zhì)量、坯料的鍛制工藝、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性、模具機(jī)(電加工)加工時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力、模具的熱處理工藝、包括各種配合精度和光潔度要求等)。 模具若出現(xiàn)早期失效,則需找出是哪些內(nèi)因或外因,以便今后改進(jìn)。
①模具熱疲勞龜裂失效:壓鑄生產(chǎn)時(shí),模具反復(fù)受激冷激熱的作用,成型表面與其內(nèi)部產(chǎn)生變形,相互牽扯而出現(xiàn)反復(fù)循環(huán)的熱應(yīng)力,導(dǎo)致組織結(jié)構(gòu)二損傷和喪失韌性,引發(fā)微裂紋的出現(xiàn),并繼續(xù)擴(kuò)展,一旦裂紋擴(kuò)大,還有熔融的金屬液擠入,加上反復(fù)的機(jī)械應(yīng)力都使裂紋加速擴(kuò)展。為此,一方面壓鑄起始時(shí)模具必須充分預(yù)熱。另外,在壓鑄生產(chǎn)過程中模具必須保持在一定的工作溫度范圍中,以免出現(xiàn)早期龜裂失效。同時(shí),要確保模具投產(chǎn)前和制造中的內(nèi)因不發(fā)生問題。因?qū)嶋H生產(chǎn)中,多數(shù)的模具失效是熱疲勞龜裂失效。
氣孔形成機(jī)理
低壓鑄造的鑄型基本上是密封的,金屬液充型比較快,氣體來不及排出,包在鑄件中形成氣孔或。
(1)金屬液中溶解的氣體析出——析出性氣孔,金屬熔化時(shí)所含有的氣體,當(dāng)液態(tài)金屬冷卻和凝固時(shí),因氣體溶解度下降析出氣體,來不及排除,使鑄件產(chǎn)生氣孔。
鋁液中的氣體,夾雜含量高、精煉效果差、鑄件凝固速度低。
(2)濕芯、涂料、表面不干凈的冷鐵,澆注受熱后產(chǎn)生的氣體——反應(yīng)性氣孔(皮下氣孔),型壁物質(zhì)同液態(tài)金屬之間或在液態(tài)金屬內(nèi)部發(fā)生化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的氣孔。
壓鑄是一種將熔融合金液倒入壓室內(nèi),以高速充填鋼制模具的型腔,并使合金液在壓力下凝固而形成鑄件的鑄造方法。壓鑄區(qū)別于其它鑄造方法的主要特點(diǎn)是高壓和高速。①金屬液是在壓力下填充型腔的,并在更高的壓力下結(jié)晶凝固,常見的壓力為15—100MPa。②金屬液以高速充填型腔,通常在10—50米/秒,有的還可超過80米/秒,(通過內(nèi)澆口導(dǎo)入型腔的線速度—內(nèi)澆口速度),因此金屬液的充型時(shí)間極短,約0.01—0.2秒(須視鑄件的大小而不同)內(nèi)即可填滿型腔。壓鑄機(jī)、壓鑄合金與壓鑄模具是壓鑄生產(chǎn)的三大要素,缺一不可。所謂壓鑄工藝就是將這三大要素有機(jī)地加以綜合運(yùn)用,使能穩(wěn)定地有節(jié)奏地和地生產(chǎn)出外觀、內(nèi)在質(zhì)量好的、尺寸符合圖樣或協(xié)議規(guī)定要求的合格鑄件,甚至鑄件。
低壓鑄造獨(dú)特的優(yōu)勢表現(xiàn)
低壓鑄造獨(dú)特的優(yōu)勢表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
1.低壓鑄造的澆注工藝參數(shù)可在工藝范圍內(nèi)任意設(shè)置調(diào)整,可保證液體金屬充型平穩(wěn),減少或避免金屬液在充型時(shí)的翻騰、沖擊、飛濺現(xiàn)象,從而減少了氧化渣的形成,避免或減少鑄件的缺陷,提高了鑄件質(zhì)量;
2.金屬液在壓力作用下充型,可以提高金屬液的流動(dòng)性,鑄件成形性好,有利于形成輪廓清晰、表面光潔的鑄件,對于大型薄壁鑄件的成形更為有利;
3.鑄件在壓力作用下結(jié)晶凝固,并能得到充分地補(bǔ)縮,故鑄件組織致密,機(jī)械性能高;
4.提高了金屬液的工藝收得率,一般情況下不需要冒口,使金屬液的收得率大大提高,收得率一般可達(dá)90%。
5.勞動(dòng)條件好;生產(chǎn),易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化,也是低壓鑄造的突出優(yōu)點(diǎn)。