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压铸模设计与制造中应注意的问题
发布日期:2022-04-27  来源:《基层建设》  作者:李聪  浏览次数:1561
核心提示:摘要:压铸模设计的正确与否,直接关系到铸件的产量和质量,而且还应考虑到制造与生产中的工艺因素。本文详细介绍了从压铸产品设
         摘要:压铸模设计的正确与否,直接关系到铸件的产量和质量,而且还应考虑到制造与生产中的工艺因素。本文详细介绍了从压铸产品设计到压铸模制造全过程中应注意的问题。     
       关键词:压铸模设计;压铸模制造   

1 压铸模设计的重要性 

压铸模是压铸生产三大要素之一,结构正确合理的模具是压铸生产能否顺利进行的先决条件,并在保证铸件质量方面(下机合格率)起着重要的作用。由于压铸工艺的特点,正确选用各工艺参数是获得优质铸件的决定因素,而模具又是能够正确选择和调整各工艺参数的前提,模具设计实质上就是对压铸生产中可能出现的各种因素预计的综合反映。如若模具设计合理,则在实际生产中遇到的问题少,铸件下机合格率高。反之,模具设计不合理,例一铸件设计时动定模的包裹力基本相同,而浇注系统大多在定模,且放在压射后冲头不能送料的灌南压铸机上生产,无法正常生产,铸件一直粘在定模上。尽管定模型腔的光洁度打得很光,因型腔较深,仍出现粘在定模上的现象。所以在模具设计时,必须全面分析铸件的结构,熟悉压铸机的操作过程,要了解压铸机及工艺参数得以调整的可能性,掌握在不同情况下的充填特性,并考虑模具加工的方法、钻眼和固定的形式后,才能设计出切合实际、满足生产要求的模具。
        2 压铸模设计应注意的问题 

压铸模的设计主要根据压铸件的形状而定。但是模具设计和尺寸会对模具寿命产生影响。 
      (1)型腔。高强度钢材对死角和缺口相当敏感。因此,在设计时模腔壁厚及肋的变化要均匀和缓,尽可能采用较大的内圆角半径。为了降低金属侵蚀及热疲劳发生于浇口附近的可能性,腔壁、型芯或镶件应尽量远离浇口。

(2)冷却水道。冷却水道应处于使整个模腔表面温度尽可能均匀的位置。从冷却和力学角度看,管道表面需光滑。 

(3)流道、浇口及溢流。要得到最佳的压铸效果,冷却系统必须和“热区”(流道、浇口、溢流和型腔)有一定的热平衡。因此,流道、浇口和溢流设计相当重要。在型腔内很难填满的部位,应设溢流,以使压铸金属流到这些部位。在具有相同尺寸的一模多腔模具中,所有的流道必须具有相同的流道长度和横截面积,浇口和溢流也必须完全相同。浇口的位置和流道的厚度及宽度对金属注入速度相当关键。流道的设计应使金属流畅地进入型腔各个部分,而不是喷射状地注入。流注金属过快流动会引起模具侵蚀。 
       3 压铸模制造中应注意的问题 

(1)机械加工性。马氏体系的热作工具钢的机械加工性主要受像硫化锰等非金属夹杂物及钢材硬度的影响。因为压铸模的性能可以通过降低钢材中杂质含量而得到改善如硫和氧。切削加工的最佳组织是球化退火的铁素体基体上均匀分布着球化状的良好碳化物,这样使钢材具有较低的硬度。均质化处理使金属具有均匀的机械加工性。

(2)电火花加工。电火花加工的基本原理是在石墨或铜电极(阳极)和钢材(阴极)之间的不导电介质中放电。模具的侵蚀通过放电来控制。操作过程中,负电极进入钢材中获得所需形状。电火花加工中钢材的表面温度非常高,从而使其熔化和蒸发。在表面产生了一层熔化后再凝固的较脆层,紧接着这层的是再淬硬层和回火层。电火花加工对模具表面性能产生了不利的影响,破坏了钢材的加工性能。由于这个原因,作为一种预防措施,使用淬火和回火后钢材的电火花加工和钢材退火后的电火花加工。

(3)热处理。在机械加工后,为了得到最佳的高温屈服强度、抗回火性、韧性和延展性,必须进行热处理。钢材的性能受淬火温度和时间、冷却速度和回火温度控制。淬火时太慢的冷却速度能降低钢材的破坏韧性。快的冷却速度如盥浴淬火能产生最好组织,因而得到最高的模具寿命。在大多数情况下,优先考虑模具的使用寿命而采取较快的淬火冷却速度。脱碳可以引起早期热疲劳。模具应冷却至50℃~70℃后回火。要得到满意的组织,第二次回火是必不可少的。第二次回火温度应根据模具所需的最终使用硬度而决定。 

(4)尺寸稳定性。压铸模淬火和回火时,通常会出现变形或扭曲。温度越高变形越大。在淬火前通常预留一定加工量以便淬火及回火后通过研磨等工序来调整模具到最后要求的尺寸。机械加工应力、热应力、组织变形应力都会对尺寸稳定性造成影响,所以在压铸模过程中,应注意加热及淬火的温度和速度,以便把尺寸的比变形范围控制在可调整的范围内。 
      4 合理的压铸模设计与制造有助于延长模具寿命 

 压铸模寿命会随压铸模的设计和尺寸、压铸合金类型、模具的维修和保养而发生很大变化。模具可以通过压铸前后适当的处理来延长寿命。延长模具寿命的方法有以下几种:

(1)适当的预热。模具表面和熔融金属间的温差不能太大。由于这一原因,通常推荐预热。预热温度随压铸合金类型而定,通常在150℃~350℃。材料预热温度不能太高,否则会在压铸时由于模具温度太高而引起模具再回火,特别是模具较薄的肋部分升温非常快。逐步而均匀地预热很重要。最好是恒温的加热控制系统。

 (2)正确的冷却。模具温度受冷水道和模具表面脱模剂的控制。为了减少热疲劳的危险,冷却水可预热至大约50℃。也推荐恒温控制的冷却系统,并不推荐使用低于20℃的冷却水。停机时间超过几分钟时,应调节冷水流量,以便模具不至于冷却的太快。 

 (3)消除应力。压铸时,模具表面由于温差而产生热应变,这种反复的应变会导致模具局部表面的残留应力产生。在大多数情况下,这种残留应力是拉应力,因此促使热疲劳的发生。消除应力处理会使模具残留拉应力下降,因此能提高模具寿命。所以我们建议在试模一段时间后进行消除应力处理,然后在压铸1000~2000模次,5000~10000模次后分别进行消除应力处理。这种处理可以在以后每隔10000~20000模次重复一次,一直到模具出现少量热疲劳。     

 结束语: 

 进一步提高模具的经济效益,必须规范热处理。除通过热处理产生最佳的硬度和韧性的配合外,还应尽量避免过大的尺寸变化和变形。热处理时最关键的因素是淬火温度和冷却速度。像正确的预热、适当的应力消除这类预防措施会更进一步提高模具使用寿命。这些生产的每一步中,品质都有大的变化。只有在每一个生产过程中追求最佳的质量,才能取得最好的效果。
        参考文献: 

 [1]刘文川.复杂铸型模具设计中的几个问题[J].模具工业,2014,(02)

[2]于波,谢建庆,王霆.新型热作模具用钢的发展现状及应用[J].热处理技术与装备,2015,29(6)   
         作者简介:  李聪,男,1986年12月出生,讲师,研究方向:模设计与制造方。

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