课程设计--压铸模具热处理工艺

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1、东北石油大学课程设计课程课程设计　　题目压铸模具热处理工艺院系机械科学与工程学院材料系专业班级金属材料工程07-2班学生姓名学生学号指导教师2010年7月东北石油大学课程设计任务书课程课程设计题目压铸模具热处理工艺专业金属材料工程07-2姓名学号主要内容、基本要求、主要参考资料等对压铸模具进行工况分析，包括环境介质、温度、受力分析等，确定压铸模具的主要失效形式、分析失效原因以及压铸模具正常工作应满足的性能要求。根据性能要求，初步选定三种以上符合要求的材料，结合工艺性和经济性对所选材料进行综合分析，确定最佳材料。根据最佳材

2、料确定压铸模具尺寸及热处理工艺，画出工艺流程并制作工艺卡片，确定组织检验方法。完成课程设计报告一份，字数不少于6000字。翻译相关外文资料若干，字数不少于3000汉字。主要参考资料：1、毕凤琴、张旭昀编.热处理原理及工艺.石油工业出版社，20092、《热处理手册》编委会.热处理手册（第3版）.机械工业出版社，20023、崔忠圻.金属学与热处理.机械工业出版社，20034、中国知网、万方数据、维普信息资源、EI、ISTP、Springer、EBSCO 等资料。完成期限2010.7.24-2010.8.1指导教师专业负责人2

3、010年7月20日12目录一、引言1二、设计任务1三、工况分析1四、失效分析及性能要求2（一）压铸模具的失效分析2（二）性能要求4五、选材及优化4（一）5CrMnMo4（二）4Cr5MoSiV4（三）4Cr5MoSiV14（四）3Cr2W8V5（五）优化5六、确定尺寸和热处理工艺5（一）热处理工艺6（二）组织及热处理工艺分析9七、工艺流程及工艺卡片9八、成品检验10（一）硬度检验10（二）金相检验10结论10参考文献1112一、引言压铸模具是将液态或半液态金属以极高的速度填充模具型腔，并在压力作用下凝固而获得压铸件的模具

4、。它的基本工艺过程是：金属液先低速或高速铸造充型进模具的型腔内，模具有活动的型腔面，它随着金属液的冷却过程加压锻造，既消除毛坯的缩孔缩松缺陷，也使毛坯的内部组织达到锻态的破碎晶粒，获得具有一定寿命、机械性能的模具型腔。压铸模具是模具中的一个大类。随着我国汽车、摩托车工业的迅速发展，压铸行业迎来了发展的新时期。同时，也对压铸模具的综合力学性能、寿命等提出了更高的要求。要满足不断提高的使用性能需求仅仅依靠新型模具材料的应用仍然很难满足，必须将各种热处理技术应用到压铸模具的制造当中才能达到对压铸模具高效率、高精度和高寿命的要求

5、。二、设计任务对压铸模具的工作环境和工作条件（包括压铸合金与模具的相互作用、压铸温度、压铸速度、模具受力情况等）进行分析，以确定压铸模具的主要失效形式，并分析模具的失效原因，据此确定压铸模具正常工作应满足的性能要求。根据压铸模具材料的性能要求，初步选定三种以上符合要求的材料，结合材料的性能、工艺性和经济性对所选材料进行综合分析，确定最佳材料。根据最佳材料确定压铸模具的尺寸和热处理工艺，画出工艺流程并制作工艺卡片，以及确定组织检验方法。三、工况分析压铸区别于其它铸造方法的主要特点是高压和高速。1.金属液是在压力下填充型腔的

6、，并在更高的压力下结晶凝固，常见的压力为15～100MPa。2.金属液以高速充填型腔，通常在10～50米/秒，有的还可超过8012米/秒，（通过内浇口导入型腔的线速度—内浇口速度），因此金属液的充型时间极短，约0.01～0.2秒（须视铸件的大小而不同）内即可填满型腔。由于压铸是使熔融金属在高压、高速下充满模具型腔而压铸成型，在工作过程中反复与炽热金属接触，工作条件非常恶劣。尽管定模型腔的光洁度打得很光，因型腔较深，仍出现粘在定模上的现象。金属液的充型时间极短，金属液的比压和流速很高，这对压铸模来说工作条件极其恶劣，再加上

7、激冷激热的交变应力的冲击作用，都对模具的使用寿命有很大影响。在生产压铸件的过程中，型腔表面除了受到高压高速的金属液冲洗外，还吸收金属在凝固过程中释放的热量，产生热交换。模具材料因热传导的关系，使型腔表面层温度剧烈上升，与内部产生很大的温度梯度，从而产生内应力。金属液填充型腔时，型腔表层首先达到高温而膨胀，而内层模温较低，相对的膨胀较小，使用权表层产生压应力。当开模后，型腔表面与空气接触，受到压缩空气及涂料的激冷而产生拉应力。这种交变应力随着压铸次数的增加而增大，当超过模具材料的疲劳极限时，表面层即产生塑性变形，并在晶界处

8、产生裂纹。以铝压铸模为例，铝的熔点为580～740℃，使用时，铝液温度控制在650～720℃。在不对模具预热的情况下压铸，型腔表面温度由室温直升至液温，型腔表面承受极大的拉应力。开模顶件时，型腔表面承受极大的压应力。数千次的压铸后，模具表面便产生龟裂等缺陷。四、失效分析及性能要求（一）压铸模具的失效分析1.热疲劳裂纹