熱作模具鋼失效模式及原因分析

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1、熱作模具鋼失效模式及原因分析ASSAB熱作模具鋼材成川說(shuō)明演講人:Mr.HorstLindow翻譯：ASSA8柏芳博士引起熱作模具鋼失效的最大問(wèn)題是:高溫;模具表面的高溫是失效的根本原因;1.失效模式:龜裂沖蝕2.溫度對(duì)模具壽命影響:表1常見(jiàn)壓鑄模溶液溫度溶液類別A1合金Zn合金Mg合金Cu合金溫度°C520-630300480-5507503.對(duì)模具壽命影響的因素：材料設(shè)計(jì)加工熱處理壓鑄參數(shù)4.壓鑄模失效機(jī)制：熱疲勞龜裂轉(zhuǎn)角處的裂紋5.模具屮溫度高的地方易出現(xiàn)的失效模式：熱龜裂！模具表面要么表面溫度

2、高，要么是熱應(yīng)力較人;但同樣的表象會(huì)是不同的原因造成的；6.所有的失效模式都與溫度有關(guān)系:當(dāng)溶液推入后幾毫秒模具表面溫度迅速升高，強(qiáng)度也迅速降低:因此，如果能迅速控制溫度的上升則失效會(huì)降低；7.周期改變tt積壘到一定程度模具表面應(yīng)力就會(huì)變化；8.結(jié)論:溫度越高越易產(chǎn)生裂紋：二.冷卻冷卻的過(guò)程不會(huì)產(chǎn)生裂紋，只會(huì)有裂紋的擴(kuò)展；故冷卻的過(guò)程足裂紋擴(kuò)展的過(guò)程。在模具表面形成的小裂紋很容易擴(kuò)展。材料的塑性變形較差的話，經(jīng)過(guò)幾個(gè)周期后極蜴產(chǎn)生裂紋。模具表面塑性好的話會(huì)垴加壽命。裂紋的擴(kuò)展也取決于materialt

3、oughnes，這是基本原理；Numberofcycles=DuctilityCreepingrangeateachcycle三.影響模具材料塑性的因素及排除；1.避免電火花加工，建議以高速機(jī)加工！電火花加工會(huì)影響材料表面的塑性，模具轉(zhuǎn)角處用電火花加工會(huì)產(chǎn)生白層，出現(xiàn)裂紋;故EDM加工后要做去應(yīng)力或回火540°C-2H打掉白層，深度為2倍的表面粗糙度的深度；2.鋁液壓鑄速度建議：20?60m/s3.壓鑄模表面粗糙度的建議為Ra0.9。模具表面太光滑則脫模劑粘不上，易產(chǎn)生裂紋。3.模具表面溫度相差20°

4、C則強(qiáng)度會(huì)降低一倍;故平衡模具表面的溫度和應(yīng)力可減少問(wèn)題出現(xiàn)。同時(shí)與設(shè)計(jì)冷卻水路的位置及大小也有關(guān)系，距型腔表面太遠(yuǎn)則對(duì)型腔表面溫度沒(méi)有太大的影響；建議水路距型腔表而25mm;在澆口位不希望出現(xiàn)急冷急熱的現(xiàn)象，建議水路直徑水冷01O-012mm;油冷012-015mm;建議放一些多的直徑小的，不主張放少而大的水路；二.裂紋擴(kuò)展CrackPropag裂紋擴(kuò)展的關(guān)系式：Numberofcycles=FractuyreToughnessCrackPropag1.模具的預(yù)熱很重要，用冷模具直接做會(huì)產(chǎn)生微裂；2

5、材料的軔性好，裂紋擴(kuò)展的時(shí)間越長(zhǎng)，則模具壽命越長(zhǎng)；3.高溫強(qiáng)度越高則越不易產(chǎn)生裂紋擴(kuò)展；4.選用抗回火性好的材料；5.模具表面溫度越高則裂紋擴(kuò)展的速度越快；三.塑性與熱處理有很大的關(guān)系：1.熱處理的好壞直接影響到裂紋擴(kuò)展的速度；2.模具的硬度不能太低，太低也會(huì)影響到模具的壽命；3.模具預(yù)熱較好如200°C可提高軔性1-2倍，但如果熱處理不好的話，則預(yù)熱沒(méi)有影響；4.模具的表面狀態(tài);（軔性低）如轉(zhuǎn)角處做電火花加工，會(huì)加速裂紋擴(kuò)展的速度/M化白層厚也會(huì)產(chǎn)生裂紋擴(kuò)展;表面有加工痕跡也會(huì)加速裂紋擴(kuò)展的速度；3

6、.同設(shè)計(jì)有關(guān)的是轉(zhuǎn)角大小的設(shè)計(jì)，建議A1合金模R角不可小于1mm;Zn合金模R角不可小于0.5mm;模具表面溫度越高，則R角應(yīng)更大；四.沖蝕沖蝕嚴(yán)重是說(shuō)明該處溶液的速度較快！溶液速度的計(jì)算公式：V=常數(shù)常數(shù):A151Zn6Mg57Sm:壓鑄件的平均壁厚；SmPreventionoflowfracturetoughness五.如何防止韌性降低？1.選用有好的軔性的鋼材；2.選用有好淬透性的鋼；馬氏體越多則淬透性越好！3.馬氏體和貝氏體是相反的；馬氏體占80%則貝氏體占20%;4.硬度也要控制，希望軔性好

7、則硬度選用HRC46-48;六.脫模劑與模具表面溫度1.脫模劑不能加得太多，太多別吏裂紋擴(kuò)展，不可在模具表面溫度特高成特低時(shí)加脫模劑!加脫模劑時(shí)一定要注意選擇模具表面適宜的溫度;保持正確均勻的溫度可降低應(yīng)力，提高模具表面的壽命；2.噴脫模劑正確的操作方法是:打開(kāi)模具后先用高壓氣吹一下，洱噴脫模劑！4.脫模劑與模具表面溫度的關(guān)系示意圖3.噴脫模劑時(shí)模具表面溫度范圍建議?A1合金MAX3500C;MIN200°;與脫模劑的型號(hào)/種類有關(guān)）；5..除熱應(yīng)力外，還要防止產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力，3.抗冋火能力，即溫度高硬

8、度降低的速度;Additionalmechanicalstressdlletocrackpdlutiopn如有裂紋想去應(yīng)力則建議使用真空爐屮進(jìn)行；九.粘著和腐蝕CorrosionProblems粘著和腐蝕是溶液與模具表面形成的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的，不是材料的問(wèn)題;通常是溶液的溫度太高產(chǎn)生的;與模具表面狀態(tài)及冷卻系統(tǒng)的布置也有關(guān)系；溶液流動(dòng)不順暢易岀現(xiàn)此類現(xiàn)象；如未做任何表面處理就去壓鑄生產(chǎn)會(huì)產(chǎn)生粘著;與噴脫模劑也有關(guān)系；解決措施：1.模具成型表面不要太光滑；2