压铸模具材料的性能分析与合理选用

时间: 2024-04-04 05:45:39 |   作者: 行业新闻

  压铸模具材料的性能分析与合理选用压铸模具材料的性能分析与合理选用 《装备制造技术))2011年第1O期 压铸模具材料的性能分析与合理选用 夏静 (天津机电职业技术学院,天津300131) 摘要:为了在生产中根据压铸模具的工作条件和失效形式选用合适的模具材料,简 要介绍了压铸模具材料的性能要 求和典型压铸模具用钢,指出合理的选材能够有效提升压铸模具的常规使用的寿命. 关键词:压铸模具;模具材料;常规使用的寿命 中图分类号:TG76文献标识码:B文章编号:1672—545X(2011)1O一0163—02 金属压铸是机械化程度和生产效率很高的生产...

  与合理选用 《装备制造技术))2011年第1O期 压铸模具材料的性能分析与合理选用 夏静 (天津机电职业技术学院,天津300131) 摘要:为了在生产中根据压铸模具的工作条件和失效形式选用合适的模具材料,简 要介绍了压铸模具材料的性能要 求和典型压铸模具用钢,指出合理的选材能够有效提升压铸模具的常规使用的寿命. 关键词:压铸模具;模具材料;常规使用的寿命 中图分类号:TG76文献标识码:B文章编号:1672—545X(2011)1O一0163—02 金属压铸是机械化程度和生产效率很高的生产 方法,是先进的少无切削工艺,具有生产效率高,节 省原材料,降低生产所带来的成本,产品性能好,精度高等特 点,大范围的应用于汽车,仪器仪表,电机制造等行业,目 前大多数都用在锌合金,铝,镁合金,铜及铜合金工件的 生产.压铸时,模具工作表面直接与液态金属接触, 承受高压,高速流动的液态金属的冲蚀和加热,在工 件脱模以后,又受到急速冷却.因此热疲劳开裂,热 磨损和热熔蚀,是压铸模常见的失效形式.要提高压 铸模具的常规使用的寿命,需要选用高性能的压铸模具材 料,并进行正确的热处理工艺操作. 1压铸模具材料性能分析 压铸模具在工作中,既有力的作用,又有温度的 作用,从而使工作条件复杂化,对模具材料的特性要 求也更加严格.为满足压铸模具的使用上的要求,压铸 模具应具备下列基本特性: (1)较高的耐热性和良好的高温力学性能.压铸 模对高温的液体材料来加工时,模具的温度升得 很高,可达300,1000oC.由于经常受到高温作用, 因此压铸模具材料要有较高的耐热性.此外,压铸模 具在高温工作时,承受很大的冲击力,而且冲击频率 很高,要求一定要有良好的高温力学性能,尤其是高 强度和良好的韧性. (2)优良的耐热疲劳性.压铸模工作时还要反复 受热受冷,模具一时受热膨胀,一时又冷却收缩,形 成很大的热应力,而且这种热应力是方向相反,交替 产生的,表面容易形成网状裂纹.因此,压铸模具材 料必须要有良好的耐热疲劳性. (3)高的导热性.为了使模具不至于积热过多, 导致力学性能下降,要尽可能降低模面温度,减小模 具内部的温差,这就要求压铸模具材料要有高的导 热性. (4)良好的抗氧化性和耐蚀性.压铸模具在高温 工作时,受到氧化性气氛和被加工材料的腐蚀,会加 剧型腔表面磨损,所以压铸模具材料应拥有非常良好的 抗氧化性和耐蚀性. (5)高的淬透性.压铸模具一般尺寸比较大,为 了使整个模具截面的力学性能均匀,这就要求压铸 模具有高的淬透性. (6)良好的成型加工工艺性能.压铸模具在制造 过程中要经历冷,热加工,因此要求其拥有非常良好的可 加工性,以便提高产品质量,降低模具的制造费用, 满足加工成形的需要. 2典型的压铸模具材料 (I)3Cr2W8V钢.是典型高热强性热作模具钢, 合金元素以w为主,w质量分数高达8%以上. 3Cr2W8V钢至今已应用70余年,要求高承载力,高 热强性和高耐回火性的压铸模具,常选用此钢种. 3Cr2W8V钢中含有较多易形成碳化物的Cr,w元 素,因此高温下具有较高的强度和硬度,但韧性和塑 性较差.该钢的淬透性较好,钢材截面在80mm以下 时可以淬透.这种钢的相变温度较高,抵抗冷热交替 的耐热疲劳性良好.但这些高温性能与淬火温度有 关,随着淬火温度的提高而提高,而高温淬火会给模 12 收稿日期:2Oll_07— 作者简介:夏静(1975一),女,天津人,讲师,硕士,主要从事模具的教学,科研和

  工 作. 163 EquipmentManufactringTechnologyNo.10,2011 具零件热处理带来一连串的问题,导热性差,易开 裂,塑性,韧度,热疲劳性能等均有所下降.3Cr2W8V 钢属于共析或过共析钢,抗回火能力较高,可以用来 制作高温下高应力,但不受冲击负荷的压铸模具. (2)3Cr3Mo3W2V钢.该钢是参照国外有关钢种 结合我国资源条件研制的新型热作模具钢.此钢在 化学成分上通过以Mo代w,使钢的含w量与 3Cr2W8V钢相比大大降低,同时Cr和V的含量比 3Cr2W8V钢有适当的提高.其特点是具有优良的强 韧性,在保持高强度和高的热稳定性的同时,还表现 出良好的耐热疲劳性.试验结果和使用实践表明,这 种钢的回火稳定性,抗磨损性能均优于3Cr2W8V 钢,热疲劳抗力比3Cr2W8V钢高得多.3Cr3Mo3W2V 钢制造的压铸模具使用寿命较高,是目前国内研制 的工艺性能好,使用面广,具有较广应用前景的新钢 种之一. (3)4Cr5Mo2MnVSi钢.是针对铝合金压铸模特 点而研制的新型热作模具钢,Mo含量较高,有很好 的淬透性.钢中Mo和V分别以M6C和MC型碳化 物存在,对细化晶粒,提高热强性和耐回火性有较大 作用.钢中加入Si,Mn的目的,是提高基体强度.由 4Cr5Mo2MnVSi钢制作的模具,可以在低于600?的 工作温度下长期工作.4Cr5Mo2MnVSi钢在力学性能 上,尤其在冷热疲劳及裂纹扩展速率方面明显优于 3Cr2W8V钢,是比较理想的铝合金压铸模材料.该钢 用于压铸模使用寿命明显提高. (4)4Cr3Mo2MnVNbB钢.是针对铜合金压铸模, 结合我国矿产资源情况而设计出来的新型热压铸模 具钢.与4Cr5Mo2MnVSi钢相比,4Cr3Mo2MnVNbB钢 中的cr,si含量下降,因此碳化物不均匀性下降,同 时以B来提高因Cr,si含量减少而降低的淬透性和 高温强度.加入微量Nb后形成的碳化物难溶于奥氏 体,同时Nb的加人还可以提高M6C和MC型碳化物 的稳定性,因此能细化晶粒,降低过热敏感性,提高 热强性和热稳定性.4Cr3Mo2MnVNbB钢在力学性能 上,尤其是冷热疲劳及裂纹扩展速率方面,明显优于 3Cr2W8V钢,是比较理想的铜合金压铸模材料,模具 使用寿命有较大的提高. 钢制造模具,也可以采用预硬型塑料模具钢制造,如 40Cr,3Cr2Mo等作为锌合金压铸模用钢. 如果压铸的锌合金工件生产批量很大,形状比较 复杂,或尺寸精度要求较高时,可选用一些热作模具 用钢,如5CrMnMo,5CrNiMo,4Cr5MoSiV等钢. (2)铝镁合金压铸模材料.铝合金的熔点为 600,750?,镁合金的熔点为600,700?,在进行 这类合金压铸时,压铸模具的工作表面温度一般可 上升到500600oC.型腔,芯棒和喷嘴的表面,都承 受着剧烈的温度波动,模具表面易产生热疲劳裂纹. 另外模具粘模也是影响模具寿命的关键.因此铝,镁 合金压铸模具,要求模具材料在600oC左右具有较 高的抗回火稳定性和抗冷热疲劳的性能,拥有非常良好 的抗高温高压高速的液态铝,镁合金的冲蚀能力和 较高的强度与韧性.目前,模具制造中常用的铝,镁 合金压铸模具用钢有:3Cr2WgV钢,4Cr5Mo$iV1钢, 4Cr5MoSiV钢,以及新钢种4Cr5Mo2MnSiVl钢和 3Cr3Mo3VNb钢等. (3)铜合金压铸模具材料.液态铜合金的温度通 常为900,1100oC,以0.3,4.5m/s的速度压入模 腔,压力为20—120MPa,保压时间4,6s,每次压射 的间隙为15,35s.铜合金熔点高,导热性好,因此模 腔升温快,温度高达750,850c【=,脱模后模具表面 又很快降温,反复循环,使模腔表面产生严重的热应 力.所以铜合金压铸模的工作条件,要比铝合金压铸 模更为苛刻.铜合金压铸模的材料,必须具备高的热 强性和韧性,高的抗冷热疲劳性能,高的导热性,高 的抗氧化性及抗金属的冲蚀性,良好的加工工艺性 能,同时还需进行正确的热处理,以挖掘模具材料的 潜力,提高模具常规使用的寿命. 铜合金压铸模一般多采用高温性能较好的钨钼 系热作模具钢制造,如3Cr2W8V钢,3Cr3Mo3W2V 钢,4Cr3Mo3SiV钢等.有时为了进一步提高模具的 常规使用的寿命,还采用热强性更好的加钻钨钼系热作模 具钢,如3Cr3Mo3Co3V钢,4Cr4W4Co4V2Mo钢等钢 种.近年来我国研制成功的新型热模钢—— 4Cr3Mo2MnVNhB钢,应用于制造铜合金压铸模具取 得较好的使用效果. 3压铸模具材料的选用4结束语 (1)锌合金压铸模具材料.锌基合金的熔点很低 (400,430oC),其压铸模工作表面的温度一般不超 过400oC.由于温度较低,能够使用一般的合金结构 164 压铸模具的恶劣工作条件,要求模具材料必须 要拥有非常良好的高温力学性能,导热性,淬透性,耐蚀 性和耐热疲劳能力.实践证明,结合实际生产的需 (下转第171页) 《装备制造技术)2011年第lO期 改造维修后的安全状态进行检测验证,并对安装改造资 质进行全方位检查.检验项目应最重要的包含:技术档案,安装 及作业环境等. 此外,由于起重工作是一种由安全员,起重机司 机及起重司索工群体配合的集体作业,因此,人员的 安全素质是安全作业的关键.这就要求起重作业人 员,不仅要具备基本文化素质和身体条件,还必须学 习起重作业安全技术理论知识.因而相关作业人员 一定要经过专业培训,考核合格且取得省级或地市主 管部门签发的起重机械操作证后,才可以进行起重机 相关操作. 3结束语 起重机械安全检查,是做好企业起重机械管理 工作的重中之重,企业应从建立定期检查

  ,明确 起重机安全技术检查内容,做好起重机械安全监督 检验工作,保证起重机械的安全状态及操作人员的 安全行为这4个方面考虑.依据相关的法规和技术

  规范,采取制造和使用单位的自检,以及国家有 关部门的安全监察相结合的方式,对起重机械的各 个环节全方面实施安全检查,以充分的发挥起重机械的 效能,有效地消除设备的事故隐患,保障起重机械的 正常运行. 参考文献: [1]1李雄祥,潘英俭,廖拓.起重机械的工作特点及发展的新趋势 叨.中国水运,2007,(1):16—17. [2】王莉.起重机械的事故分析与检验【J].农业与技术,2007, (12):34—36. [3】赵世军.起重机械的使用和安全管理【J].大众标准化(特检 视窗),2003,(9):21—23. OntheBusinessofLiftingSecurityCheck ZHOUKe (ZhejiangInstituteofSpecialEquipmentInspection,Hangzhou310000,China) Abstract:Elaboratedenterprisesshouldestablisharegularinspecdonsystem,acleartechnica linspectionofthe contentsofcranesafety,cranesafetysupervisionandinspectiontodotheworkofthesethreeas pects,goodliftingsafety checkstoensurethenormaloperationofli~ing. Keywords:lifting;workcharacteristics;inspectionsystem;safetyInspection (上接第164页) 要,合理选用高品质的钢材,可提高压铸模具的使用 寿命. 参考文献: 【1]1康俊远.模具

  材料【M】.北京:北京理工大学出版社, 2008. 【2]张清辉.模具材料及表面处理[M].北京:电子工业出版社, 2oo5. [3]吴兆祥.模具材料及表面处理【M】.北京:机械工业出版社, 2008. 【4]赵昌盛.实用模具材料应用手册【M].北京:机械工业出版 社.20o5. PerformanceAnalysisandReasonableSelectionofMaterialsforPressure—-castingDie XIAJing (TiinVocationalTechnologyCollegeofMachineryandElectricity,TiaJ1jin300131,China) Abstract:AccordingtoworkingconditionsandFailureformsofpressure— castingdie,weshouldselectsuitabledie materialintheproduction.Thispaperbrieflyintroducesperformancerequirementsandtypicalpressure—castingdie stee1.Itassignthatareasonablechoiceofdiematerialcaneffectivelyimprovedielife. Keywords:pressure-castingdie;diematerial;dielife 171

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  705-曲阜师大政治系87级毕业。大学期间开始在《人民文学》发表诗歌作