壓鑄模澆注過程中的應(yīng)力
在壓鑄時(shí)壓鑄模同時(shí)受到各種形式的沖擊,如熱、機(jī)械、化學(xué)和操作沖擊,這些都是產(chǎn)生應(yīng)力的根源。
(1)機(jī)械沖擊
壓鑄過程引起的機(jī)械沖擊,如侵蝕和機(jī)械應(yīng)力,侵蝕首先使模具內(nèi)澆口區(qū)損傷,機(jī)械沖擊在50~150MPa壓力內(nèi),低于模具中的熱應(yīng)力。
(2)熱沖擊——熱應(yīng)力、熱疲勞與蠕變
除了機(jī)械沖擊外,還有熱沖擊,它強(qiáng)烈影響模具壽命。合金液壓射入型腔后,使型腔表面迅速升溫,型腔表面溫度可驟升到5500~650℃,致使與合金液接觸處的熱強(qiáng)度迅速降低,并產(chǎn)生熱應(yīng)力。在溫差為200~500℃時(shí),熱應(yīng)力可達(dá)到6000~1500MPa,這顯然超過了模具材料在高溫時(shí)的強(qiáng)度。模具表面周期性溫度變化引起周期性的熱膨脹和收縮,以及周期性熱應(yīng)力,而熱應(yīng)力正是引起熱裂的原因。周期性熱應(yīng)力變化導(dǎo)致模具鋼產(chǎn)生熱疲勞和蠕變。
(3)韌性
壓鑄模用熱作模具鋼不僅需要足夠的強(qiáng)度,而且還需要高的韌性,這是材料韌性斷裂前積蓄塑性變形的能力。高的韌性有助于延長模具壽命,它能延遲初始熱裂及其發(fā)展擴(kuò)大。除了材料本身的高韌性,還有一點(diǎn)值得注意,即模具溫度與其韌性的關(guān)系,溫度升高有利于提高模具的韌性。因此,模具在工作前必須預(yù)熱。模具預(yù)熱既可提高韌性,又可降低溫度梯度,在減小熱應(yīng)力。
為了消除澆注過程中熱應(yīng)力的集聚,往往在新模具投產(chǎn)壓鑄5000~10000次后進(jìn)行一次消除應(yīng)力處理,然后經(jīng)20000~30000次壓鑄后再進(jìn)行一次,以后第30000~40000次再進(jìn)行處理。處理溫度在第一級回火溫度的20~40℃下,并保溫?cái)?shù)小時(shí)。另外,加熱時(shí)要防止氧化,為此可以采用真空、保護(hù)氣氛、鹽浴或裝箱(裝入防氧化材料)進(jìn)行。壓鑄模經(jīng)過中間去應(yīng)力退火,使用壽命可得到較大提高。