提高压铸模具寿命.doc

JD06-06 通過高機能表面處理Tribec?魁（SAKIGAKE）來提高 壓鑄模具部件壽命 Improvement of mold parts life by high performance surface treatment Tribec? SAKIGAKE in die castings ※Tribec是日立金屬株式會社的註冊商標 1.目的 以汽缸体為首的機動車引擎等零部件及大型液晶TV和其他通信電器外殼等，爲達到更加輕巧的目的，對鋁合金壓鑄品的需求量大幅度地提高。機動車方面，由於高燃料會帶來環境問題，所以，採用鋁合金、鎂合金，實現超薄肉化，及支架、行走部分的鋁合金化和零部件的一體化也是當務之急。另一方面，在國際價格競爭的大背景下，還要致力於鋁合金壓鑄品鑄造循環數的縮短、生産性的提高,實現高品質化及製作間隔的短縮等附加值。但是，伴隨鑄造周期的短縮化，模具零部件的運作環境也變得過於苛刻，這成爲降低模具壽命的主要原因，所以，爲了降低模具成本和保養的費用，就要提高模具壽命。 其中，拔模pin是模具部件中壽命最短的。拔模pin的損傷形態可分爲拉模、粘模、溶損及斷pin等等。其壽命因形狀及適用條件會有各種不同變化。特別是比預期壽命更早發生突發性斷pin時，不僅影響製造工段，也增加了模修的工作量。還有，這種突發性故障導致預定模具壽命的縮短，從而增加了更換的頻率和保養的次數，加重了成本。所以，拔模pin壽命的提高和穩定，不僅對生産性，對綜成本的消減也有重要的意義。 因此，對模具、拔模pin、入子等廣泛的實施著，從較便宜的擴散滲氮處理到PVD、P-CVD、TD等較貴的硬質皮膜覆蓋處理，起到了各種提高壽命的效果。 但是，用于壓鑄模的表面處理，必須可以提高耐熱裂性、耐拉模性、耐溶損性等特性。由於作業的苛刻性，就要求要同時可以具有以上多種特性。 所以，本研究中，對壓鑄模的拔模pin、入子的損傷狀態進行了調查，解釋分析了涉及模具壽命的原因。所以，為適應苛刻作業環境，就要重視對壓鑄上的拔模pin、入子的表面處理。此次開發的Tribec?魁（SAKIGAKE）就是專門用於壓鑄中有表面特性要求的高機能表面處理，這個處理適用于拔模pin等壓鑄模部件，並有效提高模具壽命。 2.實驗方法 採用光學顯微鏡和掃描電子顯微鏡來觀察微觀組織和損耗狀況。 通過測定各種凃覆材在高溫下的摩擦係數來評價高溫下對鋁的皮膜親和性。測量採用的是Ball On Disc的方法。Ball側使用的材料為純鋁（Al050），Disc側用的是各種凃覆材（母材DAC55）的試驗樣本。試驗是在500℃的大氣中，摩擦速度150mm/s，試驗荷重2N，無潤滑狀態下進行的。 耐裂性的評價利用的是洛氏壓痕試驗。此過程是壓痕周圍的母材發生塑性變形而堆起，而不能隨變形而延展的凃覆材料順著壓痕而發生裂紋。本研究中，在母材上使用SKD61（46HRC），在模具材料的塑性變形較大的苛刻條件下測試耐裂紋性。另外，本試驗方法，除了可以簡單地檢測凃覆材料的耐裂紋性以外，也可以簡單的檢測密着性，所以被廣泛的使用著。 對熔融鋁的耐溶損性的檢測，在溶湯中加鋁合金（AC4C），把實施了Φ10×90L的各種凃覆材的試驗樣本，以 90次/分，行程30mm的標準使其上下運動。 實際模具上的測定，是在日產自動車株式會社的鋁式壓鑄機上，對2种模具的拔模pin實施了合適的Tribec魁處理。 3.結果及檢測 3-1.拔模pin、入子的損傷形態的分類 調查實際模具上的拔模pin、入子的損傷形態，分析影響壽命的因素。圖1中顯示了從斷面上觀察拔模pin上發生的裂紋。其中，鋁合金附著的領域，有很多的微小裂紋。另外，某些裂紋還會優先延伸發展。以上的損傷狀態中，認爲那些優先延伸發展的裂紋，會引起拔模pin的折斷。圖2中，實施了PVD凃覆材的拔模pin的損傷相片。可知PVD凃覆材上發生的裂紋中插有鋁合金，產生了溶損。另外，圖3中，顯示了黏著鋁合金的拔模pin的外觀相片。如圖1雖沒有發生裂紋，但從黏著著鋁合金的部位開始，可看到會有溶損的傾向。 通過以上的事例可知，可以把拔模pin的損傷分爲2類。首先，第一類是因鋁合金的凝固收縮導致拔模pin的撓曲、裂紋發生，並從裂紋処開始溶損甚至折損。 裂 紋 裂 紋 圖1 拔模pin上裂紋的斷面相片 圖2 採用合適的PVD后的拔模pin的損傷SEM相片 拉模=溶損 拉模=溶損 拔模pin的損耗例（TiN） 圖3採用合適的PVD的拔模pin黏著部的外觀相片 接下來是第二類，對研磨痕等的機械式拉模、表面處理層和鋁合金的化學式親和性引起的粘模成爲溶損的起點，進一步導致損耗。到此爲止，適用于拔模pin、入子的表面處理開發雖