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如何選擇壓鑄模具鋼？
壓鑄模具鋼怎么選，選的時(shí)候要注意什么問(wèn)題，對(duì)產(chǎn)品有什么要求。為了幫助大家更多的了解壓鑄模具鋼的選擇條件和相關(guān)知識(shí)，模具鋼小編整理了以下知識(shí)。
一、工作條件和性能要求
壓鑄模具是完成壓力鑄造生產(chǎn)的基本工具，是在150 ~ 500 MPa的高壓下，在1000℃壓鑄熔融金屬，加工對(duì)象為鉛、鋅、鋁、鎂、銅等合金。由于這些金屬和合金的熔點(diǎn)不同，對(duì)模具性能的要求也不完全相同。
1.壓鑄模具的工作條件
(1)壓鑄模具與其他模具相比，工作條件非常惡劣，因?yàn)椴煌膲鸿T金屬要承受非常高的150 ~ 500 MPa的壓力。
(2)工作時(shí)經(jīng)常接觸300℃ ~ 1000℃的熔融金屬，不同壓鑄合金的澆注溫度不同。且沿橫截面溫度梯度非常大。
(3)當(dāng)模具工作腔與以150 m/s ~ 70 m/s的高速注入的熔融金屬接觸時(shí)，會(huì)造成嚴(yán)重磨損。
(4)在液態(tài)金屬?zèng)_刷和蝕刻的作用下，金屬容易附著在型腔表面(尤其是鋁合金更為突出)，甚至滲入模具表面或與模具表面的金屬發(fā)生化學(xué)變化，腐蝕模具表面。
2.壓鑄模具的其他性能要求
形狀復(fù)雜、精度高、表面粗糙度小、力學(xué)性能好的零件可以通過(guò)壓力鑄造來(lái)鑄造。因此，壓鑄sus630鋼熱膨脹系數(shù)模具應(yīng)具備以下性能要求:
(1)高溫強(qiáng)度和韌性
當(dāng)注射熔融金屬時(shí)，由于高溫、高壓和熱應(yīng)力，壓鑄模具容易變形甚至破裂。因此，模具材料在工作溫度下應(yīng)具有足夠的高溫強(qiáng)度和韌性以及高硬度。
(2)優(yōu)異的高溫耐磨性、抗氧化性和耐回火性
當(dāng)高溫熔融金屬高速注入模具并在鑄造后脫模時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很大的摩擦。為了保證模具的長(zhǎng)期使用，模具在工作溫度下應(yīng)具有較高的耐磨性。大量連續(xù)生產(chǎn)的壓鑄模具應(yīng)在一定溫度的作用下長(zhǎng)期保持其高硬度，不應(yīng)粘?；虍a(chǎn)生氧化皮。因此，模具還應(yīng)具有良好的抗氧化性和回火穩(wěn)定性。
(3)良好的熱疲勞性能
壓鑄模具表面反復(fù)高溫加熱冷卻，不斷膨脹收縮，產(chǎn)生交變熱應(yīng)力。當(dāng)應(yīng)力超過(guò)模具材料的彈性極限時(shí)，會(huì)發(fā)生反復(fù)塑性變形，引起熱疲勞。同時(shí)，模具表面會(huì)長(zhǎng)期被熔融金屬腐蝕氧化，逐漸產(chǎn)生微裂紋。在大多數(shù)情況下，熱疲勞是決定壓鑄模具壽命的更重要因素。
(4)高抗熔損性
隨著大型壓鑄機(jī)的出現(xiàn)，壓鑄壓力也在增加，從低壓時(shí)的20 ~ 30兆帕增加到高壓時(shí)的150 ~ 500兆帕。高溫高壓鑄造會(huì)產(chǎn)生明顯的熔化損傷，模具對(duì)其要有很大的抵抗力。因此，模具材料必須具有較高的高溫強(qiáng)度和較低的對(duì)熔融金屬的親和力，模具必須表現(xiàn)出較小的粗糙度，并伴有適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)層，如氧化模具和氮化物層，而沒(méi)有脫碳層。
(5)淬透性好，熱處理時(shí)變形小
壓鑄模具的制造方法一般是在退火狀態(tài)下對(duì)模具材料進(jìn)行雕刻，然后進(jìn)行熱處理以獲得所需的硬度，或者對(duì)模具材料進(jìn)行熱處理以獲得所需的硬度，然后雕刻模腔。先雕刻型腔再熱處理的制造方法，硬度和強(qiáng)度高，不易產(chǎn)生熔損和熱疲勞。無(wú)論采用哪種方法進(jìn)行熱處理，都需要獲得均勻的硬度，因此要求具有良好的淬透性，尤其是sus630材質(zhì)是否需要熱處理熱處理前對(duì)型腔進(jìn)行雕刻時(shí)，對(duì)變形量小的材料要進(jìn)行熱處理，這對(duì)大型模具尤為重要。
(6)良好的可加工性和可磨性
壓鑄模具型腔都是切削加工而成，所以模具材料要有良好的可加工性。必須指出的是，耐磨性好的材料，切削加工性一般較差。許多模具鋼就是這種情況，即使在退火狀態(tài)下，其基體零件也很硬。加硬質(zhì)合金，一般難切削。
為了獲得光滑的壓鑄件，要求模腔表面的粗糙度值較小，因此模具材料也應(yīng)具有較好的拋光性能。
(7)材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)均勻，無(wú)缺陷
模具材料的結(jié)構(gòu)應(yīng)均勻、無(wú)缺陷、方向性小，否則不僅會(huì)影響模具的裂紋、強(qiáng)度和熱疲勞性能，還會(huì)影響熱處理變形。
二、壓鑄模具材料的選擇原則
根據(jù)以上分析和介紹，壓鑄模具材料的選擇原則如下:
一、是能滿足壓鑄材料的工況要求。
二、根據(jù)壓鑄件尺寸確定模具尺寸，考慮生產(chǎn)批次，見(jiàn)表3。
再次，根據(jù)鋼材供應(yīng)情況，優(yōu)先選用冶金質(zhì)量穩(wěn)定的國(guó)產(chǎn)鋼材。
第四，大中型精密壓鑄模具應(yīng)由加工性能好、使用性能可靠、使用壽命長(zhǎng)的鋼材制成。
三、提高模具壽命的方法
隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，積極推廣應(yīng)用新技術(shù)是進(jìn)一步提高模具使用壽命的重要手段。提高模具壽命的成熟新工藝有兩種:模具強(qiáng)韌化處理和模具表面強(qiáng)化處理。
1.整體強(qiáng)韌化處理
3Cr2W8V模具鋼應(yīng)用廣泛。常規(guī)熱處理工藝為1050℃ ~ 1100℃淬火，550℃ ~ 620℃回火。硬度一般為45hrc ~ 50hrc。在使用中經(jīng)常出現(xiàn)早期斷裂，模具壽命往往很短。如采用高溫淬火回火新工藝，即1150℃高溫淬sus630不銹鋼價(jià)格火，640℃ ~ 680℃高溫回火，硬度約為40HRC，產(chǎn)生回火索氏體組織。這樣，雖然硬度降低，但抗熱疲勞性和斷裂韌性大大提高，避免了使用中斷裂的發(fā)生，顯著延長(zhǎng)了使用壽命。如果回火溫度控制在620℃ ~ 640℃，硬度保持在43℃左右，某些凸模的塌縮時(shí)間會(huì)延遲。
2.表面強(qiáng)化處理
近年來(lái)，隨著工業(yè)的發(fā)展，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來(lái)越嚴(yán)格，對(duì)模具的要求也越來(lái)越高。特別是精密壓鑄模具，不僅要求機(jī)械性能高，而且變形小，熱處理后基本不再加工。下面介紹三種常用的模具表面強(qiáng)化處理方法:
(1)模具氣體軟氮化
氣體軟氮化是在液體軟氮化的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新型化學(xué)熱處理工藝。該工藝采用尿素、甲酸胺、三乙醇胺等有機(jī)化合物作為滲透劑，或引入氨、滲碳?xì)怏w等添加劑進(jìn)行滲氮處理。
氣體軟氮化工藝具有溫度低、時(shí)間短、變形小、不受鋼種限制的優(yōu)點(diǎn)，處理后能顯著提高型腔的耐磨性、抗疲勞性、抗咬合性和抗劃傷性。它還解決了液體軟氮化的毒性問(wèn)題，具有工作條件好、氮化質(zhì)量穩(wěn)定、工藝操作方便等優(yōu)點(diǎn)。
3Cr2W8V壓鑄模氣體軟氮化表明，強(qiáng)化處理后一般可提高2 ~ 10倍，這取決于壓鑄件的材質(zhì)、形狀和尺寸。
(2)模具的離子氮化
離子滲氮是一種提高模具零件耐磨性、疲勞強(qiáng)度和耐腐蝕性的新型化學(xué)熱處理工藝。生產(chǎn)實(shí)踐證明，它在壓鑄模具中有很好的效果。
(3)模具滲鉻
壓鑄模具滲鉻可以提高壓鑄模具的表面硬度(HV1300)、耐磨性、耐腐蝕性、疲勞強(qiáng)度和高溫抗氧化性。模具經(jīng)受強(qiáng)磨損的使用壽命可以顯著延長(zhǎng)。
模具滲鉻時(shí)，可加熱至950℃ ~ 1100℃，保溫5 h ~ 10 h，形成結(jié)合力強(qiáng)的滲鉻層。滲鉻層厚度一般較小，不影響型腔尺寸。
例如，對(duì)于工廠一般形狀和尺寸的壓鑄件，鋁合金壓鑄模3Cr2W8V滲鉻后的使用壽命可提高10倍左右。
壓鑄模具的工作條件極其復(fù)雜苛刻，一對(duì)模具往往交織著各種損傷現(xiàn)象，相互作用，相互促進(jìn)，更終以一種或多種形式失效。因此，在選擇模具鋼時(shí)，應(yīng)仔細(xì)討論和分析，以采取更佳措施延長(zhǎng)壓鑄模具鋼的使用壽命，這對(duì)降低生產(chǎn)成本、提高經(jīng)濟(jì)效益具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
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