鋁合金壓鑄模式龜裂失效不僅會(huì)影響到模具生產(chǎn)質(zhì)量與生產(chǎn)效率,也會(huì)額外增加生產(chǎn)成本?，F(xiàn)實(shí)中,造成鋁合金壓鑄模具龜裂失效的原因具有著多樣性。比如,液體金屬對(duì)其反復(fù)進(jìn)行沖擊、生產(chǎn)條件具有著熱腐蝕性、模具生產(chǎn)材質(zhì)以及電火花加工等原因。本文對(duì)鋁合金壓鑄模具龜裂失效進(jìn)行專項(xiàng)分析。

鋁合金壓鑄模具的工作條件具有著耐高溫高壓性。同時(shí),處于工作模式中的鋁合金壓鑄模具需要經(jīng)受住液體金屬的反復(fù)沖擊。在實(shí)際生產(chǎn)中,由于鋁合金壓鑄模具存在著造價(jià)成本較高、生產(chǎn)周期長(zhǎng),且過(guò)早失效等問(wèn)題會(huì)大大縮短使用壽命等問(wèn)題。一旦鋁合金壓鑄模具龜裂失效問(wèn)題得不到有效解決,將會(huì)直接影響到生產(chǎn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。為此，越來(lái)越多的鋁合金壓鑄生產(chǎn)企業(yè)加大了龜裂失效分析。以下內(nèi)容以H13鋼類熱作模具鋼為例,并結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程,從鋁合金模具材質(zhì)、顯微組織與電火花加工等方面來(lái)對(duì)鋁合金壓鑄模具龜裂失效原因進(jìn)行了相應(yīng)分析并提出了相應(yīng)的解決措施。

01

鋁合金壓鑄模具龜裂失效原因分析

1.1化學(xué)成分

從化學(xué)成分來(lái)看H13鋼類熱作模具鋼主要涵蓋了C,SijMn,Mo,Cr,V集中元素。從化學(xué)特征來(lái)看,H13鋼類熱作模具鋼在材質(zhì).上屬于低Si高M(jìn)o型熱作模具鋼。在生產(chǎn)過(guò)程中生產(chǎn)商會(huì)結(jié)合現(xiàn)實(shí)需要適度降低鋼中的Si含量或者提升Mo含量。通過(guò)降低Si含量可以有效減少偏析現(xiàn)象的發(fā)生,并進(jìn)一步細(xì)化奧氏體晶粒、提升鋼的強(qiáng)度與韌性等。而提升Mo含量,則可以提升鋼的淬透性、回火抗力、抗熱烈能力。并有效防止鋼中析出晶界碳化物,以及轉(zhuǎn)化貝氏體等。通過(guò)實(shí)踐表明:低Si高M(jìn)o型鋼在凝固過(guò)程中會(huì)降低過(guò)冷現(xiàn)象發(fā)生的概率，進(jìn)而有效防止發(fā)生樹(shù)枝晶、胞狀柱晶以及枝晶偏析等問(wèn)題。Mo、V元素相互結(jié)合可以形成合金碳化物,如VC、MoC與Mo2C等。合金碳化物在適宜的高溫狀態(tài)下會(huì)以細(xì)小彌散的狀態(tài)析出,進(jìn)而大力提升高溫材料的熱硬性。盡管從化學(xué)成分.上,H13鋼類熱作模具鋼具有著較強(qiáng)的抗龜裂性,但是在實(shí)際操作過(guò)程中,我們發(fā)現(xiàn)H13鋼類熱作模具鋼出現(xiàn)了早期龜裂失效現(xiàn)象。為了更好地分析龜裂失效原因,就需要有效結(jié)合H13鋼類熱作模具鋼顯微組織來(lái)進(jìn)行進(jìn)一步分析。

1.2顯微組織

為了全面研究鋁合金壓鑄模具的顯微組織,此部分將真空淬火回火后未投入使用的模具材料以及使用后的模具材料作為研究對(duì)象,來(lái)分析鋁合金壓鑄模具的顯微組織,進(jìn)而找出龜裂失效原因。

1.2.1真空淬火回火后未投入使用的模具材料

通過(guò)實(shí)踐發(fā)現(xiàn),研究對(duì)象經(jīng)過(guò)加熱處理后的基體上分布著不均勻組織。通過(guò)將研究對(duì)象放在低倍顯微鏡下觀察，我們發(fā)現(xiàn),在基體上分布著大量析出的顆粒狀碳化物出現(xiàn)了偏析狀況換而言之，相較于正常組織的碳化物,此部分的碳化物在體積上較大。由于碳化物與合金碳化物的過(guò)多析出造成模具材料流失了大量的周圍碳與合金元素。在正常情況下,模具在接受淬火加熱時(shí)發(fā)生偏析的碳化物不會(huì)輕易的溶解掉,但是,由于其缺乏碳與合金元素,使其在高溫加熱狀態(tài)下易變化為馬氏體組織,進(jìn)而降低回火星,并大幅度降低鋼材的強(qiáng)度與韌性,使得鋼材易出現(xiàn)斷裂。通過(guò)運(yùn)用金相低倍顯微鏡觀察真空淬火前退火態(tài)的鋼材,我們發(fā)現(xiàn)鋼材基體同樣發(fā)生了偏析現(xiàn)象。此現(xiàn)象的出現(xiàn)意味著鋼材原材料欠缺均勻性。且一旦偏析現(xiàn)象得不到有效處理,就會(huì)加大模具發(fā)生龜裂失效的風(fēng)險(xiǎn),并影響到模具最終的使用年限。

1.2.2使用后的模具材料

在實(shí)際生產(chǎn)中,一般H13鋼類熱作模具鋼模具在經(jīng)過(guò)三萬(wàn)次左右的使用,就會(huì)在模具表面出現(xiàn)不同程度的龜裂現(xiàn)象,比如:發(fā)生沿晶斷裂、多條裂紋的交匯處在剝落后形成凹坑等。而造成此種現(xiàn)象的原因多是由于原材料存在著冶金缺陷等。

1.3電火花加工

電火花加工是鋁合金壓鑄模具中常用的加工方式之一。相較于其他加工方法,此種加工方式在具體應(yīng)用過(guò)程中呈現(xiàn)出高加工精度、高自動(dòng)化水平以及便于加工具有不規(guī)則形狀的零件等優(yōu)勢(shì)。盡管如此，加工時(shí)釋放的火花具有著高溫高壓特點(diǎn),且工作液在閑置狀態(tài)下溫度會(huì)急劇下降,進(jìn)而造成鋼材表面被劃分為熱重熔區(qū)與熱影響區(qū)。

所謂的熱重熔區(qū)是指表層金屬被被放電時(shí)釋放的高溫所融化,由于熔液未被全部拋出,且滯留的熔液隨著工作液的冷卻而出現(xiàn)了凝固。熱重熔區(qū)多分布在鋼材表面的最上層。相較于熱重熔區(qū)熱影響層地金屬材料在受到高溫?zé)坪?并未發(fā)生熔化現(xiàn)象,只是材料的金相組織發(fā)生了相應(yīng)變化。通過(guò)大量實(shí)踐,我們發(fā)現(xiàn):熱模工序也會(huì)加重?zé)嶂厝蹍^(qū)以及熱影響區(qū)內(nèi)模具龜裂失效風(fēng)險(xiǎn)。經(jīng)過(guò)電火花加工后的鋁合金壓鑄模具在通過(guò)煤氣爐烤模后,盡管模具的金相組織并不會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化,但是熱重熔區(qū)卻會(huì)出現(xiàn)輕微的裂痕,且當(dāng)裂痕延伸到熱影響區(qū)后微裂紋范圍就會(huì)再次加大，進(jìn)而加大了模具龜裂失效程度。

02

鋁合金壓鑄模具龜裂失效防范措施

2.1加大鋁合金壓鑄模具原材料金相組織檢測(cè)抽樣數(shù)量在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，很多生產(chǎn)企業(yè)為了加快生產(chǎn)進(jìn)度,未對(duì)采購(gòu)的原材料進(jìn)行充分地金相組織檢測(cè)。為了減少鋁合金壓鑄模具發(fā)生龜裂失效,生產(chǎn)企業(yè)就需要增加退火態(tài)以及真空淬火回火態(tài)中原材料樣品的金相組織檢測(cè)數(shù)是,進(jìn)而最大程度上保證模具材料符合現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)需要。在提取模具材料樣品時(shí),生產(chǎn)者需要科學(xué)合理地選擇取樣位置。在鋁合金壓鑄模具取樣中,為了保證默認(rèn)核心部分的完整性并檢測(cè)出精準(zhǔn)的模具原材料質(zhì)量生產(chǎn)者--般會(huì)將澆口處作為取樣部位。

2.2有效解決電火花加工造成的熱重熔區(qū)

電火花加工引起的熱重熔區(qū),在硬度上較高,且脆性較大,在加工過(guò)程中極易出現(xiàn)微裂痕。尤其在火焰烤饃工序中,發(fā)生微裂痕的機(jī)率更大。為了避免出現(xiàn)鋁合金壓鑄模具龜裂失效,就需要科學(xué)合理地規(guī)避熱重熔區(qū)的出現(xiàn)。在電火花加工后,需要及時(shí)去除熱重熔區(qū)，并及時(shí)對(duì)模具進(jìn)行回火,以此來(lái)大幅度消除影響層的殘余應(yīng)力。.

2.3有效避免早期龜裂失效現(xiàn)象

鋁合金壓鑄模具在早期發(fā)生龜裂失效,多是由于毛坯鍛打起鍛的溫度過(guò)高而導(dǎo)致。這種原因?qū)е碌凝斄咽?-種無(wú)法補(bǔ)救的缺陷。因此,在毛坯制作過(guò)程中,生產(chǎn)者需要嚴(yán)格把控起鍛溫度。在淬火加熱階段,也需要科學(xué)合理地安排加熱時(shí)間,進(jìn)而有效把控加熱溫度并防止脫碳情況的出現(xiàn)。在淬火冷卻階段需要有效把可控冷卻時(shí)間,并爭(zhēng)取在最短的時(shí)間內(nèi),以最快的速度完成淬火冷卻工序。對(duì)于冷卻水道而言，設(shè)計(jì)者需要將其與型面、轉(zhuǎn)角的間距保持足夠大,進(jìn)而保證冷卻工序的順利進(jìn)行。

2.4對(duì)模具進(jìn)行科學(xué)合理的熱處理

壓鑄模具原材料質(zhì)量,在很大程度上影響著鋁合金壓鑄模具使用壽命。因此,工作人員需要結(jié)合現(xiàn)實(shí)需要,選擇出適宜的壓鑄模具原材料。在工確定好鋁合金壓鑄模具原材料之后,需要及時(shí)地進(jìn)行熱處理。同時(shí),需要做好生產(chǎn)階段的去應(yīng)力工序，防止應(yīng)力集中,并做好R角控制工作。-般在鋁合金壓鑄模具使用了一萬(wàn)模次左右時(shí),就需要及時(shí)地進(jìn)行回火去應(yīng)力,進(jìn)而有效防止應(yīng)力集中導(dǎo)致模具出現(xiàn)龜裂失效現(xiàn).象。為了從整體上增加模具的使用時(shí)間，可以采用多次回火去應(yīng)力方式。

2.5科學(xué)合理把控鋁合金壓鑄模具生產(chǎn)過(guò)程溫度

鋁合金壓鑄模具的生產(chǎn)過(guò)程呈現(xiàn)了高溫高壓性。因此，科學(xué)合理地把控生產(chǎn)過(guò)程中的溫度就顯得尤為重要。在生產(chǎn)過(guò)程中，生產(chǎn)者可以采用適宜的溫度計(jì)來(lái)計(jì)基壓鑄過(guò)程中的最高溫度并采取有效控制措施,將溫度控制在650度以內(nèi)。

03

結(jié) 語(yǔ)

總之，隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,鋁合金壓鑄模具生產(chǎn)企業(yè)在數(shù)量以及生產(chǎn)規(guī)模上都得到了快速擴(kuò)充。然而,由于鋁合金壓鑄模具生產(chǎn)成本投入較大,一旦生產(chǎn)質(zhì)量得不到有效保證,就會(huì)直接影響到生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)效益以及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。在生產(chǎn)過(guò)程中，龜裂失效是鋁合金壓鑄模具常見(jiàn)的質(zhì)量問(wèn)題。這不僅引起了生產(chǎn)商廣泛重視,也得到了影響消費(fèi)者的廣泛應(yīng)用。為此,加大鋁合金壓鑄模具龜裂失效研究力度就顯得尤為重要。以上內(nèi)容對(duì)鋁合金壓鑄模具龜裂失效原因進(jìn)行了相應(yīng)分析，并在此基礎(chǔ)上提出了鋁合金壓鑄模具龜裂失效防范措施。希望可以給相關(guān)工作者帶來(lái)-定的借鑒參考價(jià)值,并促進(jìn)我國(guó)鋁合金壓鑄模具事業(yè)獲得可持續(xù)性、快速、健康發(fā)展。