压铸模具失效形式和提高寿命的方法.docx

压铸模具失效形式和提高寿命的方法压铸是一种节能、低价、高效的金属成形方式压铸件具有尺寸楮度高，表血光洁，强度 和硕度高的特点，一般不需要机械加工或稍经加工便可使用，适合批量生产但是在使用过 程中，由于各种原因压铸模容易失效 1压铸模具常见失效形式下面结合工厂实际情况分析了压铸模具的失效形式和失效机理1.1热裂热裂是模具最常见的失效形式，如图1所示热裂纹通常形成于模具型腔表面或内部热 应力集中处，当裂纹形成后，应力重新分布，裂纹发展到一定长度时，由于塑性应变而产牛 应力松弛使裂纹停止扩展随着循环次数的增加，裂纹尖端附近出现一些小孔洞并逐渐形成 微裂纹，与开始形成的主裂纹介并，裂纹继续扩展，最后裂纹间相互连接而导致模具失效E1模具热裂失效a2模具整体断裂1.2整体脆断整体脆断是由于偶然的机械过载或热过载导致模具灾难性断裂材料的塑韧性是为此现 象和对应的最重要的力学性能材料中有严重缺陷或操作不当，会引起整体脆断，如图2所 示1.3侵蚀或冲刷这是由于机械和化学腐蚀综合作用的结果，熔融铝合金高速射入型腔，造成型腔表面的机 械磨蚀同时，金加铝少模具材料纶成脆性的铁铝化合物，成为热裂纹新的萌生源此外，铝充 填到裂纹Z中与裂纹壁产生机械作用，并与热应力叠加，加剧裂纹尖端的拉应力，从而加快了 裂纹的扩展。

提高材料的高温强度和化学稳定性有利于增强材料的抗腐蚀能力2压铸模具常见失效分析方法为了延氏模具的使用寿命，节约成本，提高生产效率,就必须研究模具的失效形式和导致 模具失效的原因以及模具失效的内部机理由于压铸模具失效的原因比较复杂，要从模具的 设计、材料选择、工作状态等很多方面來进行分析图3为压铸模具常见失效分析图图3压铸模具常见失效分析方法2.1裂纹的表面形状及裂纹扩展形貌分析失效模具型腔表面主要是冲蚀坑，大小比较均匀，冒口所对部位冇明显的冲蚀坑外，表 面明显具有一定方向的划痕，划痕上分布有大小不等的铝合金块状物由于正对浇口部位直 接受金属液的冲刷，该部位具有明显的冲刷犁沟，同时町观察到划痕间有裂纹裂纹从裂纹 源出发，并向西周扩展裂纹内有人量的夹杂物，裂纹边缘有二次裂纹由于模具使用时间 短，一般部位表面主要是冲蚀坑和焊合，而浇口所对部位主要为液态金属冲刷形成的犁沟和 热疲劳裂纹由于高温液态金属的冲刷，模具型腔表面首先冲击坑及犁沟，模具的表面变得凸凹不平, 造成局部应力远远大于名义应力，产牛应力集中的现象，这些部位是裂纹产牛的危险部位 另外，分布在模具型腔表而的夹杂物，如氧化物、硫化物等，在热循环过程中与基体脱离, 直接成为热疲劳裂纹。

一方面夹杂物同集体的弹性模虽不同，当热应力及机械力作用时，在 其周围形成应力集中;另一方面在冷却吋夹杂物与基体有不同的热收缩，造成镶嵌应力，两 者叠加的结果，在夹杂物周围产生很大的应力场应力集中的结果使冲击坑、犁沟及夹杂物 成为疲劳裂纹的诱发核心和扩展优取向2.2残余应力分析压铸模具的残余应力较为复杂,主要是在机械加工、电火花加工、热处理及生产过程中 热冲击产生的热应力等原因产生模具使用一定时间后，模具的表面的残余应力为压应力，裂 纹前端无论是平行于裂纹扩展方向还是垂直于裂纹的扩展方向，都受压应力型腔表血裂纹 前端的残余应力大于裂纹沿深度方向裂纹前端的残余应力,模具的型腔表而温度变化大，产生 的热应力的残余应力要人，而且模具投入使用之前的机械加工和热处理过程中模具表而产生 的残余应力要大于模具内部由于液态金属的冲刷，浇口所对部位的温度要高于一般部位，加 上冲击力的作用，浇口所对部位的残余应力大于-•般部位.残余应力范围90MPa-420MPao模具型腔表面残余应力的存在対裂纹的扩展有一定的影响,残余应力场中的裂纹扩展研 究表明，残余应力可以增加裂纹的闭合程度誠缓裂纹的扩展速率.模具型腔表面形成的残余 应力的人小及压应力存在的深度对减弱模具热疲劳裂纹的萌生和扩展有一定益处。

模具经过一定时间使用后，模具表面的残余应力为压应力，裂纹前端无论是平行于裂纹扩 展方向还是垂直与裂纹扩展方向都受压应力所以在模具的使用过程小隔一段吋间要进行清 洗和维修3捉高模具寿命的方法对压铸模具失效及提髙压铸模寿命的研究，无论是从实验方法还是对模具寿命的估算, 都没冇一个统一的标准，使压铸模具的使用寿命遇到了一个瓶颈，因此提高模具寿命是工程 界一个十分艰巨的任务3」精心设计压铸件和压铸模貝模具的局部开裂、型腔表而磨损以及型壁而交界处的裂纹等失效，往往是由于压铸件的 工艺设计不合理所造成的因此，设计压铸件必须注意以下几点：(1) 在满足压铸件结构强度的条件下，宜采用薄壁结构，这不仅减轻了压铸件的质虽， 而且也减少了模具的热载荷2) 压铸件壁厚应均匀，避免热节，以减少局部热量集中引起模具过早的热疲劳失效3) 压铸件所有转角处，应有适当的铸造圆角，以避免在模具相应部位形成棱角，产生 裂纹和塌陷4) 压铸件上应尽量避免深而窄的凹穴，以避免模具相应部位出现尖劈，使散热条件恶 化而产生断裂5) 压铸件应该有合理的脱模斜度，以避免开模抽芯収件时擦伤模貝世壁3.2保证模具的加工质量模具的加工制造、安装、装配的实际精度对模具的寿命有影响，需要引起重视，其小的 髀削加工对模具寿命的影响很大，至少会从三个方面对损坏模具寿命：(1) 砂轮不锋利引起的摩擦使模具表面岀现磨销裂纹。

2) 摩擦热使模具表而软化，降低了模具抗热疲劳能力和内腐蚀能力3) 表而存在磨销皿力，降低了模具的抗热疲劳能力和机械疲劳能力3.3选用优质钢材压铸模具材料质量的提高于改进对其热疲劳寿命的提高影响极大其中，气体中杂质的 含量高、成分偏析及碳化物的不均匀程度严重，都会降低模具的热疲劳寿命钢中的夹杂物 往往是萌牛裂纹的核心，夹杂物的尺寸人于某一临界尺寸后，疲劳强度随夹杂物颗粒尺寸的 加人而下降疲劳强度的下降与颗粒尺寸的立方成正比[1][2] o(1) 采用先进的毛坯锻造工艺采用先进的毛坯锻造工艺有两个目的，一是使碳化物分布均匀，二是形成合理的流线分 布，以提高钢材的耐磨性和各项同性以及抗咬合能力[1] 0(2) 釆用合理的热处理规范作为压铸模具材料必须具有较高的热强度和回火稳定性，这样才有可能获得高的热疲劳 抗力和耐磨性从压铸工作条件和提高抗热疲劳性能出发，回火温度应尽虽提高一些，但必 须低于二次硬化温度此外，为了使一次M火生成的马氏体充分冋火，以及使残余奥氏体马 氏体化，还应采収二次回火3) 采用表而强化处理采用表而强化匚艺提高模具表而的强度、耐磨性及耐蚀性，可以延长热裂纹萌生的孕冇 期，防止热裂纹的扩展，由此提高模具的使用寿命。

常见的衣面强化处理有：喷丸强化法、 压应力冷作撞击法、蒸汽处理法、电火花放电强化法、高频淬火、软氮化、钙银合金沉积法 等 LUL2JL3J o(4) 釆用良好的操作规程在操作前预热模具是十分重要的不仅可以提高钢的韧性同时也可以减少模具断血•的 温度梯度，以降低模具的热应力但预热模具温度不能太高，过高的预热温度则会降低表层 的屈服强度，反而会降低模具的使用寿命合金的冶炼和保温也都应该严格按操作规范执行, 特别是璽视精练排气，减少材料内部的裂纹源[3] o要进一步提高模具的使川寿命，最重要的就是开发新的钢种并运用;建立全面的质量管 理制度，捉髙职工的综合素质4小结压铸过程中模具的多种失效方式是影响压铸模具使用寿命的因素,木文结合工厂实际情 况，通过对•压铸模具失效及原因分析，系统地提出了若干改进方法，进而提高模具使用寿命 本文研究的内容对提高压铸模具的寿命有一定指导作用。