材料保护技术—铝合金压铸模的延寿策略.doc

第 PAGE \* MERGEFORMAT 1 页 共 NUMPAGES \* MERGEFORMAT 13 页 摘要：铝合金压铸模在生产中，模具的寿命最关键。本文介绍了国内铝合金压铸模的情况、性能要求、失效形式和机理；并且从模具设计、模具材料的选择、热处理技术、表面处理技术等方面，减少或者预防失效，从而延长铝合金压铸模寿命。 关键词：铝合金压铸模；寿命；失效；表面处理 Abstract： Model Life is a key problem in the production of aluminum alloy casting dies. This article introduces the situation of the domestic aluminum casting die in our country， performance requirements， failure modes and mechanisms； And from the mold design， mold material selection， heat treatment， surface treatment technology， etc.， to reduce or prevent failures， thus extending the life of aluminum alloy casting die. Key words： aluminum alloy casting die；Model Life；Failure ； superficial treatment 正文： 一、压铸模 压铸模用刚用于制造压力铸造和挤压铸造模具。根据被压铸材料的性质压铸模可以分为：锌合金压铸模、铝合金压铸模、铜合金压铸模等。压铸模对性能的要求是：要较高的耐热性和良好的高温力学性能，优良的耐热疲劳性，高的导热性，良好的抗氧化性和耐蚀性，高的淬透性等。目前国内铝压铸模具采用的模具材料95%以上是3Cr2W8V钢，此外还有4Cr5Mo2MnV1Si(代号Y10)、4Cr5MoV1Si(代号H13)、3Cr3Mo3VNb(代号HM3)钢等。3CrZW8V钢是老牌热作模具钢，有70多年使用历史，国内外应用广泛。 二、铝合金压铸模概况 压铸铝合金压铸铝合金自1914年投入商业化生产以来，随着汽车工业的发展和冷室压铸机的发明，得到了快速发展。特别是中国加入WTO后，开放力度加大，与国外合作频繁，鉴于价格优势和环保要求诸因素，大量压铸零件已转移到中国生产。近年，由于摩托车、汽车及家电工业迅速发展，压铸行业出现了日新月异的局面，压铸工业新一轮的兴起，兴旺了压铸模制造工业。 进入21世纪以来，我国压铸模设计、制造的技术水平有很大提高，当今国外模具先进加工设备，使用的软件CAD/CAE/CAM、加工工艺及检测设备不少企业已引进和应用，虽然数量还不是很多，但已成为各个模具企业的主要加工设备和手段。 目前我国铝合金模具技术虽有一定的发展，但与国外先进水平相比差距很大，主要表现在制造周期长、模具寿命短、制造精度低等方面，其中模具寿命尤为突出。国内铝合金压铸模具一般4~8万模次，和国外的差距比较大，如德国为10~2导万模次、日本为7~22万模次。大中型国产模具寿命一般在3~8 万件之间，平均6 万件，有的甚至3万件不到，而国外同类模具使用寿命可达 10~15 万件，模具寿命短，直接导致生产效率的下降和产品成本的提高，影响国民经济的发展。因此，为了提高国内铝压铸模具使用寿命，很有必要对模具作失效分析。 三、失效形式和机理 压铸模工作时与高温的液态金属接触，不仅受热时间长，而且受热的温度比热锻模还要高。压铸有色金属时的温度400~800℃，压铸黑色金属时的温度可达1000℃以上。同时，还承受了很高的压力(20~120MPa)，还受到反复加热和冷却以及金属液流动的高速冲刷而产生的磨损和腐蚀，并被反复加热、冷却，工作环境比较恶劣。 通常，把实际寿命低干平均工作寿命下限50%的模具称为早期失效，高于平均工作寿命上限30%的模具称为长效。随着工业高速发展，铝合金压铸模服役条件更加苛刻，对使用性能提出了更高要求，国内铝合金压铸模早、中期失效严重。其失效形式主要有以下几种： 热疲劳失效 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，由于塑性应变而产生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空洞并逐渐形成微裂纹，与开始形成的主裂纹合并，裂纹继续扩展，最后裂