第一次壓鑄
1 壓鑄產(chǎn)品及磨具成本
壓鑄產(chǎn)品的發(fā)展趨勢是：①零件大型化； ②壁厚較薄； ③形狀較復(fù)雜； ④規(guī)格更加精確。 考慮到上述激勵因素，使用高壓鑄造比使用低壓鑄造的重力鑄造更有利。
影響單個零件和客戶最終產(chǎn)品成本的因素有很多。 90% 的激勵措施是在設(shè)計階段確定的，而不是在可以提高效率的所選制造流程中確定的。 有些激勵措施更容易識別，例如原材料和加工成本，但這些激勵措施很難大幅增加。 其他激勵措施似乎不太明顯，但可以對降低成本產(chǎn)生更大的影響。 組合多個零件會增加裝配成本，因為多個現(xiàn)有零件的裝配已被一種壓鑄鋼取代。 改變另一個工藝需要重新設(shè)計，以便從壓鑄工藝中獲得最經(jīng)濟(jì)的解決方案。 考慮壓鑄工藝、模具制造、影響工具壽命的特征設(shè)計以及修整和粘合要求，重新設(shè)計零件通常是有益的。
重量的減輕增加了原材料的直接成本，同時也提高了生產(chǎn)效率。 重量減輕增加了總材料費用，通常通過消除潛在收縮孔隙區(qū)域來改善零件設(shè)計和質(zhì)量。 應(yīng)注意避免使用較小的預(yù)制元件，否則可能導(dǎo)致工具過早失效或進(jìn)行大量維修。 在壁厚均勻的情況下，由于金屬填充速率的變化以及由此產(chǎn)生的湍流，不同的長度會對擠壓產(chǎn)生負(fù)面影響。 較大結(jié)構(gòu)零件中的高肋設(shè)計考慮因素可以減少總材料用量，同時保持零件的結(jié)構(gòu)完整性。
防止后續(xù)射擊。 補充注射將相對降低零件及相關(guān)磨具的加工成本。
避免尖角。 因為它不利于刀具壽命并降低零件成本。
不必要的嚴(yán)格公差相對降低了擠壓成本。 獲得沖壓零件的適用公差是由整個過程決定的，而不僅僅是型腔。必須防止零件變形
不必要的幾何公差。 在完全輪廓化后，在對功能特征進(jìn)行幾何公差之前應(yīng)小心，以確保不使用嚴(yán)格的公差。
拔模斜度是擠壓件的一項重要要求，以確保零件從模具中取出時不會損壞。 由于需要側(cè)滑道或額外的加工，壓鑄鋼中不垂直于分型線的位置通常相對具有成本效益。
避免機(jī)械加工消除了形成廢鐵的可能性并減少了表面缺陷。
允許的空腔壁和分型線及其位置都會影響成本。 要求越高，完成工作的程度和費用就越高。
使用自攻螺釘或自攻螺釘消除了所需的攻絲和固定，從而相對降低了精加工零件的成本。 自攻螺釘或自攻螺釘?shù)暮诵目卓梢韵蛳妈T造，從而減少鉆孔的需要。
壓鑄合金的成本可能會發(fā)生變化，并且不能完全考慮與精加工零件相關(guān)的成本。 壓鑄工藝的經(jīng)濟(jì)性在很大程度上是生產(chǎn)效率的一個因素，由材料、機(jī)器尺寸、零件重量、循環(huán)時間、型腔數(shù)量、模具壽命和廢品率等獨立因素決定。
確定產(chǎn)品的功能后，需要制定與壓鑄工藝相匹配的結(jié)構(gòu)并選擇合金。 合金選擇主要基于所需的機(jī)械、物理和物理性能。 當(dāng)可以選擇一種以上壓鑄合金時，相對經(jīng)濟(jì)性通常會更好。
優(yōu)化壓鑄工藝的零件設(shè)計將完全填充金屬，以促進(jìn)坯料的健全。 這是零件設(shè)計以及模具中使用的型腔、進(jìn)給系統(tǒng)和溢流系統(tǒng)的設(shè)計以及壓鑄過程中使用的機(jī)器參數(shù)設(shè)計的函數(shù)。 融化得很快，但沒有缺陷。 這也是上述設(shè)計和工藝參數(shù)的函數(shù)。 可以輕松地從模具中取出，而不會損壞擠壓件。
應(yīng)用以下六大原則來設(shè)計沖壓件可以取得更好的效果。
(1)使用一致的壁厚。
(2)側(cè)壁、筋、突起等接合部位采用較大的圓角。 這增加了零件的硬度，改善了金屬流動性，減少了工具維護(hù)并延長了工具壽命。
(3) 必須確定吃水坡度。 在某些情況下，可以采用最小拔模甚至零拔模進(jìn)行壓鑄熔化和凝固作業(yè)設(shè)計，以排除精加工操作。 然而，這需要仔細(xì)考慮。
(4)尖銳的內(nèi)角應(yīng)采用倒圓或倒角的方法去除，以減少磨具失效的可能性，減少修理。 應(yīng)該記住，零件上的內(nèi)角是工具中的頂角，如果不是圓角，則會產(chǎn)生高偏轉(zhuǎn)梯度，該偏轉(zhuǎn)梯度會因工藝和熱循環(huán)中使用的高壓而減小。 無效。
(5) 應(yīng)盡可能避免頂出，因為頂出需要對零件進(jìn)行加工，或者需要在模具中使用往復(fù)式型芯滑塊。
(6)讓主要規(guī)格與壓鑄模具的預(yù)制件相關(guān)，而不是跨越分型線。 由于頂出模和定模這兩個預(yù)制部件中的零件是不對稱的，因此壓鑄模邊界兩側(cè)不可能達(dá)到相同的精度。
2 壓鑄模具設(shè)計應(yīng)注意的問題
壓鑄模具的設(shè)計主要根據(jù)壓制件的形狀來設(shè)計。 而磨具的設(shè)計和規(guī)格都會對磨具的壽命產(chǎn)生影響。
(1)工件。
高硬度鋼對死角和缺口相當(dāng)敏感。 為此，設(shè)計時型腔壁厚和筋的變化應(yīng)均勻、平緩，并盡可能采用較大的內(nèi)圓角直徑。 為了增加型腔附近發(fā)生金屬腐蝕和熱疲勞的可能性，型腔壁、型芯或鑲件應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離型腔。
(2)冷卻水道。
冷卻水道的位置應(yīng)使整個型腔表面的水溫盡可能均勻。 從冷卻和散熱的角度來看，管道表面需要光滑。
(3) 流道、澆口和溢流口。
為了獲得最佳的壓鑄效果，冷卻系統(tǒng)必須與“熱區(qū)”（流道、澆口、溢流口和工件）具有一定的熱平衡。 因此，流道、澆口、溢流設(shè)計非常重要。 在工件內(nèi)難以充滿的部位，應(yīng)設(shè)置溢流口，使壓鑄金屬流向這些部位。 在同一規(guī)格的多腔模具中，所有流道必須具有相同的流道寬度和橫截面積，并且型腔和溢流也必須完全相同。
型腔的位置和流道的長短對金屬注射速率至關(guān)重要。 流道的設(shè)計應(yīng)讓金屬順利地流入工件的各個部分，而不是以射流的形式注入。 澆注金屬流動過快會導(dǎo)致磨料工具腐蝕。
(4)規(guī)格確定參考。
以下是確定鋁合金壓鑄模具規(guī)格的參考： 工件至外表面的距離小于50mm。
b. 工件深度與磨具長度之比為1：3。
C。 工件與熱水通道的距離小于25mm，冷卻水通道、工件與拐角的距離小于50mm。
d. 內(nèi)圓角直徑對于鋅應(yīng)小于R0.5mm，對于鋁應(yīng)小于R1mm，對于黃銅應(yīng)小于R1.5mm。
e. 型腔與工件壁的距離小于50mm。
3 磨具制造中應(yīng)注意的問題
以下激勵措施對壓鑄模具制造有一定影響：
(1)機(jī)械加工性。
馬氏體熱作工具鋼的切削加工性主要受硫化錳等非金屬夾雜物和鋼的強度的影響。 由于降低鋼中硫、氧等雜質(zhì)的濃度可以提高壓鑄模具的性能。
磨削的最佳組織是球化固溶鐵素體碳化物均勻分布，具有球化良好的基體，使鋼具有較低的強度。 均質(zhì)化賦予金屬均勻的機(jī)械加工性。
(2)電火花加工。
近年來，放電加工（EDM）在壓鑄模具的制造中得到了廣泛的應(yīng)用。 電火花加工的發(fā)展一方面擴(kuò)大了這些技術(shù)的通用性，同時也顯著提高了操作技術(shù)、生產(chǎn)率和加工精度。 EDM 繼續(xù)發(fā)展成為大多數(shù)模具公司的主要加工方法，并且可以同樣輕松地加工硬化鋼或固溶硬化鋼。
EDM 的基本原理是在石墨或銅電極（陽極）與鋼（陰極）之間的非導(dǎo)電介質(zhì)中進(jìn)行放電。 磨料工具的侵蝕是通過放電控制的。 在操作過程中，負(fù)極進(jìn)入鋼中以獲得所需的形狀。 電火花加工中鋼材的表面水溫非常高，導(dǎo)致其熔化和蒸發(fā)。 表面形成先熔化后熔化的較脆層，隨后形成再硬化層和滲碳層。 電火花加工對磨具表面性能產(chǎn)生不利影響，破壞鋼材的加工性能。 因此，作為預(yù)防措施，建議采取以下處理步驟：
A。 對淬火、回火、滲碳后的鋼材進(jìn)行電火花加工。
①傳統(tǒng)加工 ②淬火滲碳 ③粗放電加工，防止“電弧”和太快的去除率，“年輕電火花加工”意味著低能量流和高頻 ④磨削和拋光電火花加工層低于原始滲碳溫度 15℃回火。
b. 鋼固溶后進(jìn)行電火花加工。
①傳統(tǒng)加工②粗放電加工，防止“電弧”和去除速度過快③研磨拋光放電加工層。 通過多階段預(yù)熱至滲碳溫度，可以降低加熱和滲碳過程中開裂的風(fēng)險。
(3)熱處理。
熱作工具鋼一般以軟固溶狀態(tài)供應(yīng)。 機(jī)械加工后，必須進(jìn)行熱處理以獲得最佳的低溫屈服硬度、抗?jié)B碳性、韌性和伸長率。 鋼的性能由滲碳溫度和時間、冷卻速度和滲碳溫度控制。
高奧氏體化溫度對磨具的熱屈服硬度和抗軟化能力有有利的影響，可以減少熱疲勞的形成。
另一方面，由于滲碳過程中碳化物粗化和氫鍵基體析出減少，硬度和延展性增加。 這可能會導(dǎo)致嚴(yán)重的斷裂，因此這些方法應(yīng)僅限于大型模具和型芯的熱處理。
高強度對抗熱疲勞性能影響很大，鋁壓鑄模具推薦強度不應(yīng)超過48HRC，銅不應(yīng)超過44HRC。 強度越高，斷裂和完全失效的風(fēng)險就越大。
溫和的冷卻速率可提供良好的尺寸穩(wěn)定性，但會使鋼面臨微觀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變不良的風(fēng)險。
滲碳過程中冷卻速度太慢會降低鋼的失效硬度。 浴滲碳等快速冷卻速度可以形成最佳結(jié)構(gòu)，從而實現(xiàn)最高的刀具壽命。
在大多數(shù)情況下，較快的滲碳冷卻速度優(yōu)先于刀具壽命。 滲碳會導(dǎo)致初期熱疲勞。 磨具應(yīng)冷卻至50℃～70℃后進(jìn)行滲碳。 為了獲得滿意的組織，二次滲碳是必不可少的。 第二次滲碳溫度應(yīng)根據(jù)磨具最終使用強度要求確定。
(4)規(guī)格穩(wěn)定性。
壓鑄模具調(diào)質(zhì)、滲碳時的情況。
壓鑄模具在調(diào)質(zhì)、滲碳時一般會發(fā)生變形或扭曲。 溫度越高，變形越大。
調(diào)質(zhì)前一般預(yù)留一定量的加工量進(jìn)行滲碳和調(diào)質(zhì)處理，通過磨削等工序?qū)⒛ゾ哒{(diào)整到最終要求的規(guī)格。
變形是由于鋼材內(nèi)的撓度造成的，可分為：
A。 加工撓度。
這種撓曲是在工件加工、切削加工、磨削加工等機(jī)械加工中形成的。 如果存在內(nèi)部變形，則受熱時會釋放。
加熱使材料變硬，從而通過局部變形釋放偏轉(zhuǎn)。 這可能會導(dǎo)致工具的整體變形。 為了減少熱處理引起的變形，需要進(jìn)行消除撓度的工序。 通常建議在粗加工后去除偏斜。 任何變體都可以在回火前的精加工過程中進(jìn)行調(diào)整。
b. 熱變形。
當(dāng)研磨工具被加熱時就會形成偏轉(zhuǎn)。 加熱越快且越不均勻，偏轉(zhuǎn)就越大。
加熱時磨削工具的規(guī)格會降低。 加熱不均勻會導(dǎo)致零件尺寸的減小不一致，從而導(dǎo)致變形的變化。 為了使整個模具的溫度均勻，一般建議進(jìn)行多級預(yù)熱。 加熱應(yīng)盡可能溫和，以保持整個研磨機(jī)主體的溫度均勻。
上述情況也適用于滲碳冷卻。 滲碳時會形成很大的撓度。 一般來說，冷卻應(yīng)在可接受的變化范圍內(nèi)盡可能快。
滲碳介質(zhì)的均勻性非常重要，特別是在使用壓縮空氣或保護(hù)氣氛（例如在真空爐中）時。
否則，研磨體溫度不一致會造成明顯變形。 通常也推薦分級滲碳。
C。 組織變形偏轉(zhuǎn)。
當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)變形時就會發(fā)生這種類型的偏轉(zhuǎn)。 這是由于鐵素體、奧氏體和馬氏體三種顯微組織的密度不同造成的。
從奧氏體到馬氏體的變化是最大的。 這導(dǎo)致規(guī)格減少。
滲碳速度過快和不均勻也會造成磨具內(nèi)局部馬氏體局部體積減少，在個別層面上形成偏斜，導(dǎo)致變形甚至斷裂。
(5)表面處理。
壓鑄模具的各個零件經(jīng)過二氧化碳滲碳、軟滲碳、離子滲碳等表面處理后，可形成料筒、噴嘴、流道、澆口、推桿、芯棒等強大的效果。 不同物理成分的鋼具有不同的滲碳特性。
(6)焊接修復(fù)性。
在許多情況下，通過焊接修復(fù)壓鑄模具非常重要。 工具鋼的焊接修復(fù)總是存在斷裂的風(fēng)險熔化和凝固作業(yè)設(shè)計，如果小心并進(jìn)行適當(dāng)?shù)募訜幔梢匀〉昧己玫男Ч?span style="display:none">akh物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
A。 焊接修復(fù)前規(guī)劃。
待焊零件必須適當(dāng)開U型槽，并防止污垢和油脂，以保證金屬順利穿透和熔合。
b. 固溶后釬焊。
① 預(yù)熱至至少350℃； ② 在此溫度下開始點焊。 將部件的濕度保持在 350°C 至 475°C。 釬焊時保持型腔溫度恒定的最佳方法是使用熱控裝置，將其置于隔熱箱壁內(nèi)； ③焊后立即固溶。
C。 回火、滲碳后點焊。
① 預(yù)熱至至少320℃； ② 開始點焊。 將部件的濕度保持在 350°C 至 475°C。 釬焊時保持型腔溫度恒定的最佳方法是使用熱控裝置，將其置于隔熱箱壁內(nèi)； 冷卻; ④ 偏向滲碳，溫度比前滲碳溫度高10℃～20℃。
d. 焊絲。
QBO90焊條或QRO90氬弧焊絲以及有關(guān)焊絲和焊補的更詳細(xì)信息可以在《工具鋼焊接修復(fù)》手冊中找到。
4 刀具壽命
壓鑄模具的壽命會因壓鑄模具的設(shè)計和規(guī)格、壓鑄合金的種類、模具的維修和保養(yǎng)而有很大差異。 通過在壓鑄前后進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶??理，磨料可以使用壽命更長。
(1)適當(dāng)預(yù)熱。
磨具表面與熔融金屬的溫差不宜過大。 因此，通常建議進(jìn)行預(yù)熱。 預(yù)熱溫度取決于壓鑄合金的類型，一般在150℃至350℃之間。 材料的預(yù)熱溫度不宜太高，否則壓鑄時模具溫度過高，會導(dǎo)致模具重新調(diào)質(zhì)，特別是模具較細(xì)的筋部分升溫很快。
對于模具壓鑄，推薦的預(yù)熱空氣溫度如表1所示。
逐漸且均勻地?zé)嵘砗苤匾?優(yōu)選恒溫加熱控制系統(tǒng)。
預(yù)熱時，為了達(dá)到平衡，應(yīng)逐漸打開冷卻水。 防止后續(xù)冷卻。 帶鑲件的磨具必須輕輕加熱，使鑲件和型腔保持一致，溫度逐漸擴(kuò)大。
(2)適當(dāng)冷卻。
模具的空氣溫度由冰水通道和模具表面的脫模劑控制。 為了降低熱疲勞的風(fēng)險，可以將冷卻水預(yù)熱到大約 50°C。 還建議采用恒溫控制冷卻系統(tǒng)，不建議使用高于20℃的冷卻水。
當(dāng)停機(jī)時間超過幾分鐘時，應(yīng)調(diào)節(jié)熱水的流量，以免模具冷卻得太快。
潤滑劑（脫模劑）特別好地粘附在研磨工具的表面上以防止壓鑄金屬和研磨工具之間的接觸是非常重要的。 例如，新的或剛剛翻新的研磨工具不應(yīng)具有粗糙的金屬表面。 因此，在試模期間有一層氧化膜，為脫模劑提供良好的粘附表面，也是一個好辦法。
(3)表面處理。
磨具表面加熱至500℃左右1小時后，在空氣中冷卻后即可氧化。 在蒸汽氣氛中加熱至500℃約30分鐘，也可產(chǎn)生良好的氧化膜，且氧化膜的長度適當(dāng)。 使用一段時間后，為消除磨具上堆積的脫模劑，可對模具型腔表面進(jìn)行噴砂處理。 這些處理還可以密封一些熱疲勞裂紋。
噴砂在型腔表面產(chǎn)生壓縮變形，在一定程度上抵消了導(dǎo)致疲勞的拉伸變形。 一些受摩擦的零件，例如推焊和機(jī)筒，可以進(jìn)行滲碳和碳氮共滲，以延長其壽命。
(4) 撓度明顯。
壓鑄過程中，由于溫差，在磨具表面形成熱應(yīng)變，這些反復(fù)的應(yīng)變會在磨具局部表面造成殘余撓度。 在大多數(shù)情況下，這些殘余變形是拉伸變形，因此會發(fā)生熱疲勞。 去除撓度處理會增加磨具的殘余拉伸撓度，從而提高磨具的壽命。 因此，我們建議試模一段時間后進(jìn)行消除偏斜處理，壓鑄1000-2000次和壓鑄5000-10000次后再進(jìn)行消除偏斜處理。
此后每10,000至20,000個模具可重復(fù)進(jìn)行這些處理，并且模具中仍存在少量的熱疲勞。 由于表面熱疲勞的發(fā)生會增加殘余撓度，因此在形成更嚴(yán)重的熱疲勞后去除撓度是沒有意義的。 偏轉(zhuǎn)處理的主體溫度優(yōu)選比模具熱處理的最高滲碳溫度低約25℃。 一般情況下，在此溫度下保溫2小時。
(5)壓鑄合金的工作溫度。
壓鑄合金的工作溫度對壓鑄模具的壽命影響特別大（見表2）。 對于某種合金的壓鑄模具，由于壓制件的設(shè)計、表面白度、生產(chǎn)率、壓鑄時的工藝控制、模具設(shè)計、模具材料及其熱量等因素，模具的壽命會發(fā)生很大的變化。處理和加工公差范圍。 。
5 磨具的經(jīng)濟(jì)效益
提高磨具經(jīng)濟(jì)效益的需求，加速了優(yōu)質(zhì)鋼材的發(fā)展。 對于成品鋁型材來說，磨料的成本僅占磨料總成本的10%。 因此，由于購買優(yōu)質(zhì)鋼材而增加磨具使用壽命的好處是非常明顯的。
在決定磨具壽命的最重要因素中，壓鑄模具材料僅占磨具成本的5%~15%，而熱處理約占5%~10%。
為了保證鋼材的質(zhì)量，近兩六年開發(fā)出了多種類型的壓鑄磨料。 這些材料大多對物理成分、顯微純度、顯微組織、帶狀碳化物程度、硬度、機(jī)械性能和內(nèi)部缺陷有一定的要求。
目前最先進(jìn)的規(guī)范之一是北美壓鑄商會 (NADCA) 于 1990 年 1 月 1 日實施的壓鑄模具高質(zhì)量 H13 鋼標(biāo)準(zhǔn) #207-90（以前的 01-83-02D）。
為了進(jìn)一步提高磨具的經(jīng)濟(jì)效益，必須對熱處理進(jìn)行規(guī)范。 除了通過熱處理形成強度和硬度的最佳組合外，還應(yīng)盡可能避免過度的規(guī)格變化和變形。 熱處理中最關(guān)鍵的因素是滲碳溫度和冷卻速度。 適當(dāng)預(yù)熱和適當(dāng)消除偏斜等預(yù)防措施將進(jìn)一步延長刀具壽命。
表面處理是保護(hù)磨具表面免受侵蝕、磨損和熱疲勞的方法。
新的維護(hù)和焊接修復(fù)技術(shù)也是提高磨具壽命的重要誘因。
每個參與者，包括鋼鐵生產(chǎn)商、模具制造商、熱處理商和壓鑄商，都知道生產(chǎn)的每個步驟都存在很大的質(zhì)量差異。 只有在每一個生產(chǎn)環(huán)節(jié)都追求最好的品質(zhì)，才能達(dá)到最好的療效。