壓鑄模具的工作表面,直接與液態(tài)金屬接觸,承受高壓、高速流動(dòng)的液態(tài)金屬的沖蝕和加熱,在鋁合金壓鑄件脫模以后,又受到急速冷卻,因此,熱疲勞開(kāi)裂、熱磨損和熱熔蝕是壓鑄模具常見(jiàn)的失效形式,所以,要求壓鑄模具有耐冷熱疲勞性能、高溫下的強(qiáng)度和韌性、耐液態(tài)金屬?zèng)_蝕性能、較高的耐熱性和高的導(dǎo)熱性、良好的抗氧化性能和高的淬透性及耐磨性等。
壓鑄模具常規(guī)熱處理工藝
熱處理工藝在壓鑄模具制造中應(yīng)用極為廣泛,它能提高模具零件的使用性能,延長(zhǎng)模具使用壽命。此外,熱處理還可以改善壓鑄模具的加工工藝性能,提高加工質(zhì)量,減少刀具磨損,因此,在模具制造中占有十分重要的地位。
壓鑄模具主要用鋼來(lái)制造,其制造工序中的常規(guī)熱處理為:球化退火、穩(wěn)定化處理、調(diào)質(zhì)和淬、回火。通過(guò)這些熱處理工藝對(duì)鋼的組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行改變,使壓鑄模具獲得所需要的組織和性能。
1.預(yù)先處理
鍛壓后的壓鑄模具模坯,必須采用球化退火或調(diào)質(zhì)熱處理,一方面消除應(yīng)力降低硬度,便于切削加工,同時(shí)為最終熱處理做好組織準(zhǔn)備。退火后,可獲得均勻的組織和彌散分布的碳化物,以改善模具鋼的強(qiáng)韌性。由于調(diào)質(zhì)處理的效果優(yōu)于球化退火,所以,強(qiáng)韌性要求高的模具,常常以調(diào)質(zhì)代替球化退火。
2.穩(wěn)定化處理
壓鑄模具一般來(lái)說(shuō)型腔比較復(fù)雜,在粗加工時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力,在淬火時(shí)會(huì)產(chǎn)生變形。為了消除應(yīng)力,一般在粗加工后應(yīng)進(jìn)行去應(yīng)力退火,即穩(wěn)定化處理。
3.淬火預(yù)熱
壓鑄模具用鋼多為高合金鋼,因其導(dǎo)熱性差,在淬火加熱時(shí)必須緩慢進(jìn)行,常采取預(yù)熱措施。對(duì)于防變形要求不高的模具,在不產(chǎn)生開(kāi)裂的情況下,預(yù)熱次數(shù)可以少些,但防變形要求高的模具,必須多次預(yù)熱。較低溫度(400℃-650℃)的預(yù)熱,一般在空氣爐中進(jìn)行;較高溫度的預(yù)熱,應(yīng)采用鹽浴爐,預(yù)熱時(shí)間仍按1min/mm計(jì)。
4.淬火加熱
對(duì)于典型壓鑄模用鋼來(lái)說(shuō),高的淬火加熱溫度有利于提高熱穩(wěn)定性和抗軟化的能力,減輕熱疲勞傾向,但會(huì)引起晶粒長(zhǎng)大和晶界形成碳化物,使韌性和塑性下降,導(dǎo)致嚴(yán)重開(kāi)裂。因此,壓鑄模要求有較高韌性時(shí),往往采用低溫淬火,而要求具有較高的高溫強(qiáng)度時(shí),則采用較高溫度淬火。
5.淬火冷卻
對(duì)于形狀簡(jiǎn)單、防變形要求不高的壓鑄模具采用油冷;而形狀復(fù)雜、防變形要求高的壓鑄模具采用分級(jí)淬火。為了防止變形和開(kāi)裂,無(wú)論采用什么冷卻方式,都不允許冷至室溫,一般應(yīng)冷到150℃-180℃、均熱一定時(shí)間后立即回火,均熱時(shí)間可按0.6min/mm計(jì)算。
6.回火
壓鑄模必須充分回火,一般回火三次。第一次回火溫度選在二次硬化的溫度范圍;第二次回火溫度的選擇要使模具達(dá)到所要求的硬度;第三次回火要低于第二次l0℃-20℃。回火后均采用油冷或空冷,回火時(shí)間不少于2h。
壓鑄模具表面強(qiáng)化處理工藝
常規(guī)的總體淬火已很難滿足壓鑄模具高的表面耐磨性和基體的強(qiáng)韌性要求。
表面強(qiáng)化處理不僅能提高壓鑄模具表面的耐磨性及其他性能,而且能使基體保持足夠的強(qiáng)韌性,同時(shí)防止熔融金屬粘模、浸蝕,這對(duì)改善壓鑄模具的綜合性能,節(jié)約合金元素,大幅度降低成本,充分發(fā)揮材料的潛力,以及更好地利用新材料,都是十分有效的。
惡劣的工作條件,要求壓鑄模具有良好的高溫力學(xué)性能、耐冷熱疲勞性能、耐液態(tài)金屬?zèng)_蝕性能、抗氧化性能和高的淬透性及耐磨性等,熱處理是決定這些性能的主要制造工藝。
壓鑄模具的熱處理,就是通過(guò)對(duì)鋼的組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行改變,使模具表面獲得很高的硬度及耐磨性,而心部仍具有足夠的強(qiáng)度和韌性,同時(shí)有效防止熔融金屬粘模、浸蝕。選用恰當(dāng)?shù)臒崽幚砉に?,可減少?gòu)U品和顯著提高模具使用壽命。