模具失效与维护 教学课件 作者陈志刚第五章课件5.7.ppt

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1、5．7压铸模压铸模以铝合金压铸模型芯为例。5．7．1压铸模型芯的工作条件及失效形式图5-29是铝合金压铸模型芯结构示意图，图5-30为铝合金压铸模型芯工作示意图。铝合金压铸模型芯用3Cr2W8V钢制造，经淬火、回火后，硬度为50HRC左右。压铸模的工作温度为600℃左右，铝合金液压入型腔的速度为45～180m／s，压力为2000～12000N／cm2，保压时间为5～20s，每次压射间隔时间为20～75s。压铸模工作时，模具成形表面受高温、高速铝合金液的反复冲刷，产生较大的应力。为了防止粘附铝合金液，

2、频繁涂抹防粘涂料，易引起成形表面温度的剧烈波动。每次脱模后对型芯表面喷水冷却，使模具成形表面受急热急冷的循环热应力。5．7．2模具的服役寿命及失效形式压铸模的服役寿命不足3万件，其型芯的主要失效形式为热疲劳龟裂。5．7．3模具失效分析根据实际观察，型芯的热疲劳裂纹产生在端面的中心部位（见图5-31）。可以推断在热应力条件下工作的型芯，由于其结构体积较大，使表层和心部形成较大的温度梯度，型芯自由膨胀受阻，在心部产生的热应力超过了材料高温下的屈服强度而发生塑性应变。在随后型芯表面喷水冷却和模具再受热、再

3、冷却的温度变动循环过程中，塑性应变引发了疲劳裂纹，由此导致材料产生龟裂。5．7．4解决和防止模具热疲劳龟裂的措施（1）对心部已产生热疲劳龟裂的型芯，可将产生裂纹的心部切除，然后做一个镶件放入心部切除的位置，并在背面用螺钉吊住（见图5-32），这样型芯可以继续使用。（2）采取减小温差的工艺措施。1）在操作前将3Cr2W8V钢制铝合金压铸模进行预热，可提高其韧性，降低模具表面层的温度梯度和热应力，防止早期开裂。将模具预热至300℃，并在模腔上喷涂经加热的石墨水剂，使模温一直保持在250～300℃时，模具

4、寿命可提高1倍以上。2）模具冷却过程中为减小热应力，可以把冷却水加热到30～40℃。（3）采用减小应力或改变应力性质的处理工艺。1）对3Cr2W8V钢制铝合金压铸模进行中间除应力回火，可使模具寿命提高1～2倍。2）对压铸模成形表面进行喷丸处理，使表层形成压应力，使表层的细微裂纹封闭而不易扩展，推迟热疲劳裂纹的形成和扩展，从而使模具寿命得到提高。（4）用4Cr5MoSiV1（H13）钢替代3Cr2W8V钢制造铝合金压铸模。3Cr2W8V钢由于含钨量较高，导热性下降，钢的膨胀系数也大，因此冷热疲劳抗力较

5、差。若用4Cr5MoSiV1钢，虽然回火抗力及热稳定性稍次于3Cr2W8V钢，但冷热疲劳抗力比3Cr2W8V钢要高得多，模具寿命可提高1～10倍。另外，3Cr2W8V钢的最佳工作硬度为42～48HRC，硬度高于50HRC时，韧性降低而促进裂纹源的扩展，易造成模具开裂。