Tváří v tvář domácí ekonomické situaci ve stavebnictví ve 21. století se podniky na výrobu forem musí přizpůsobit vývoji tržního hospodářství a automobilový průmysl, který je národním pilířem průmyslu, zvýší produkci lehkých automobilů, čímž bude klást vyšší požadavky na přesnost a kvalita odlitků do forem. Vzhledem k dlouhému výrobnímu cyklu, vysokým investičním nákladům a vysoké výrobní přesnosti forem pro tlakové lití jsou náklady také relativně vysoké. Proto mnoho podniků pro tlakové lití doufá, že formy pro tlakové lití mají dlouhou životnost, čímž se snižují výrobní náklady podniku. Vlivem řady vnitřních a vnějších faktorů, jako jsou suroviny a mechanické zpracování, je však fenomén předčasného selhání a sešrotování forem pro tlakové lití běžný, což vede k velkému ekonomickému plýtvání podniků.

K časným poruchovým situacím formy patří zejména: zlomení razníku, zborcení okraje dutiny formy, prasknutí výronku můstkem, praskliny na dně dutiny formy, praskání v rozích, opotřebení a eroze, atd. Hlavními příčinami selhání forem pro tlakové lití jsou vady samotného materiálu formy, zpracování, použití, údržba a tepelné zpracování formy.

• Vady v samotném materiálu formy

Jak všichni víme, podmínky použití forem pro tlakové lití jsou extrémně drsné. Vezmeme-li jako příklad formu na tlakové lití hliníku, bod tání hliníku je 580-740 °C a teplota roztaveného hliníku je během použití řízena na 650-720 °C. Při tlakovém lití bez předehřívání formy stoupá povrchová teplota dutiny z pokojové teploty na teplotu kapaliny a povrch dutiny snáší velké tahové napětí. Při otevření horní části formy je povrch dutiny vystaven velkému tlakovému namáhání. Po tisícinásobném lití pod tlakem se na povrchu formy objevují vady, jako jsou praskliny. Je vidět, že podmínky použití tlakového lití jsou rychlé zahřátí a rychlé ochlazení. Materiál matrice by měl být vyroben z oceli pro tváření za tepla s vysokou odolností proti tepelné únavě, lomovou houževnatostí a tepelnou stabilitou. H13 (4Cr5MoV1Si) je v současnosti široce používaný materiál. Podle zpráv 80% cizích dutin používá H13 a 3Cr2W8V je stále široce používán v Číně, ale 3Cr2W8VT má špatný technický výkon, špatnou tepelnou vodivost a vysoký koeficient lineární roztažnosti. Při práci vzniká velké tepelné namáhání, jehož výsledkem jsou praskliny nebo dokonce praskliny ve formě a při zahřátí se snadno oduhličuje, což snižuje odolnost formy proti opotřebení, jde tedy o zastaralou jakost oceli. Maraging ocel je vhodná pro formy, které nevyžadují vysokou odolnost proti opotřebení a odolnost proti korozi proti tepelnému praskání. Žáruvzdorné slitiny, jako je wolfram a molybden, jsou omezeny na malé vložky se silným tepelným praskáním a korozí. Přestože jsou tyto slitiny křehké a citlivé na vrub, jejich výhodou je dobrá tepelná vodivost. Forma pro tlakové lití má dobrou přizpůsobivost. Proto při rozumném tepelném zpracování a řízení výroby má H13 stále uspokojivý výkon.

Materiál použitý k výrobě formy pro tlakové lití by měl splňovat konstrukční požadavky ve všech aspektech, aby bylo zajištěno, že forma pro tlakové lití může dosáhnout plánované životnosti za podmínek normálního používání. Před uvedením do výroby by proto měla být provedena řada kontrol materiálů, aby se předešlo předčasnému sešrotování forem a plýtvání náklady na zpracování způsobené vadnými materiály. Běžně používané kontrolní metody zahrnují makroskopickou korozní kontrolu, metalografickou kontrolu a ultrazvukovou kontrolu.

1. Makroskopická kontrola koroze. Zkontrolujte hlavně poréznost, segregaci, praskliny, praskliny, nekovové vměstky, praskliny po kladivu a švy materiálu.
2. Metalografická kontrola. Kontroluje především segregaci, distribuční stav, krystalinitu a mezizrnné inkluze karbidů na hranicích zrn materiálu.
3. Ultrazvukové vyšetření. Kontroluje především vady a velikosti uvnitř materiálu.

• Zpracování, použití, opravy a údržba forem pro tlakové lití

Při stanovení rychlosti vstřikování tlakového licího stroje by maximální rychlost procesu tlakového lití neměla překročit 100 m/s. Pokud je rychlost tlakového lití nastavena příliš vysoko, je snadné způsobit korozi formy a zvýšit usazeniny na dutině a jádru; ale nastavení rychlosti vstřikování je příliš nízké. Vady odlitků. Proto by minimální rychlost vstřikování hliníkového tlakového odlévání měla být nastavena na 18 m/s, maximální rychlost vstřikování hliníkového tlakového odlévání by neměla překročit 53 m/s a průměrná rychlost vstřikování by měla být nastavena na 43 m/s.

V procesu zpracování nelze silnější šablony překrývat, aby byla zajištěna jejich tloušťka. Protože tloušťka ocelového plechu je zdvojnásobena, ohybová deformace je snížena o 85% a laminace může hrát pouze překrývající roli. Deformace ohybem u dvou desek o stejné tloušťce jako u jedné desky je 4krát větší než u jedné desky. Navíc při zpracování kanálů chladicí vody je třeba věnovat zvláštní pozornost zajištění soustřednosti při zpracování na obou stranách. Pokud rohy hlavy nejsou vzájemně soustředné, pak během používání spojené rohy prasknou. Povrch chladicího systému by měl být hladký a pokud možno bez stop po obrábění.

EDM se stále více používá při obrábění dutin forem, ale po obrobení zůstává na povrchu dutiny vytvrzená vrstva. To je způsobeno samouhličením a kalením povrchu formy během zpracování. Tloušťka kalené vrstvy je dána intenzitou a frekvencí proudu při obrábění, při hrubém obrábění je mělčí. Bez ohledu na tloušťku vytvrzené vrstvy má povrch formy velké namáhání. Poté, co je dutina formy EDM, musí být vytvrzená vrstva odstraněna nebo musí být uvolněno napětí. V opačném případě se na povrchu formy během používání vyskytnou praskliny, důlky a praskliny.

K dispozici je odlehčení tvrzené vrstvy nebo odlehčení napětí:

1. Vytvrzenou vrstvu odstraňte brouskem nebo broušením;
2. Za podmínky nesnížení tvrdosti může být napětí uvolněno pod popouštěcí teplotou, což může výrazně snížit povrchové napětí dutiny formy.

Proces odlévání by měl být během používání formy přísně kontrolován. V rámci možností procesu se snažte snížit teplotu lití roztaveného hliníku, rychlost vstřikování a zvýšit teplotu předehřívání formy. Teplota předehřívání formy pro tlakové lití hliníku se zvýší ze 100-130 ℃ na 180-200 ℃ a životnost formy se může výrazně zlepšit.

Oprava svařováním je běžnou metodou při opravách forem. Před svařováním je třeba si osvojit typ zápustkové oceli, která má být svařována, a povrchové vady by měly být odstraněny opracováním nebo broušením. Svařovaný povrch musí být čistý a vysušený. Použité elektrody by měly mít stejné složení jako ocel matrice a také musí být čisté a vysušené. Forma se předehřeje společně s elektrodou (H13 je 450 ℃) a poté, co se povrchová teplota shoduje s teplotou jádra, se opraví svařováním pod ochranným plynem. Během procesu pájení, když je teplota nižší než 260 ℃, je nutné znovu zahřát. Po svaření, když forma na dotek vychladne, zahřejte ji na 475℃ a udržujte teplou rychlostí 25 mm/h. Nakonec se zcela ochladí na nehybném vzduchu a poté se provede oříznutí a dokončení dutiny. Ohřev a temperování formy po svařování je důležitou součástí opravy svařování, to znamená eliminace napětí při svařování a temperování tenké vrstvy pod svařovací vrstvou, která se během svařování zahřívá a kalí.

Po určité době používání formy se v důsledku vysoké rychlosti vstřikování a dlouhodobého používání budou na dutině a jádru usazovat. Tyto usazeniny jsou tvořeny kombinací separačních činidel, nečistot chladiva a malého množství kovu litého pod tlakem za vysoké teploty a tlaku. Tyto usazeniny jsou poměrně tvrdé a pevně přilnou k povrchu dutiny a jádra a je obtížné je odstranit. Při odstraňování usazenin je nelze odstranit zahřátím hořákem, což může vést ke vzniku lokálních horkých míst nebo oduhličovacích míst na povrchu formy a tím se stát zdrojem tepelného praskání. Mělo by být použito broušení nebo mechanické odstranění, ale nemělo by dojít k poškození jiných profilů, což by mělo za následek rozměrové změny.

Pravidelná údržba formy může formu udržet v dobrém stavu. Po zkoušce nové formy, bez ohledu na to, zda je zkouška kvalifikovaná nebo ne, musí být temperování pro odstranění pnutí provedeno před ochlazením formy na pokojovou teplotu. Když se nová forma odlévá 10 000krát, dutina formy a základna formy by měly být temperovány na 450 – 480 °C a dutina by měla být vyleštěna a nitridována, aby se eliminovalo vnitřní pnutí a mírné praskliny na povrchu dutiny. V budoucnu musí být forma udržována stejná po každých 12 000 až 15 000 formách. Když se forma používá 50 000krát, může být udržována každých 25 000 až 30 000krát. Výše uvedenou metodou lze výrazně zpomalit rychlost a dobu praskání formy způsobené tepelným namáháním.

V případě silné eroze a praskání lze na povrchu formy provést nitridační úpravu, aby se zlepšila tvrdost a odolnost povrchu formy proti opotřebení. Tvrdost nitridační matrice by však měla být 35-43HRC. Když je tvrdost nižší než 35HRC, nitridovaná vrstva nemůže být pevně spojena s matricí. Po určité době používání se rozpadne na velké kusy. Pokud je vyšší než 43HRC, je snadné způsobit zlomeniny v konvexních částech povrchu dutiny. Při nitridaci by tloušťka nitridační vrstvy neměla přesáhnout 0,15 mm. Pokud je příliš tlustý, odpadne na dělicí ploše a ostrých rozích.

• Tepelné zpracování forem

Zda je tepelné zpracování správné nebo ne, přímo souvisí s životností formy. Kvůli nesprávnému procesu tepelného zpracování a procesním pravidlům je forma sešrotována kvůli deformaci, praskání a zbytkové napětí tepelného zpracování způsobuje selhání formy při používání, což představuje asi 50% poměru selhání formy.

Dutina formy pro tlakové lití je vyrobena z vysoce kvalitní legované oceli. Cena těchto surovin je relativně vysoká a náklady na zpracování a kombinované náklady jsou velmi vysoké. Pokud kvůli nesprávnému tepelnému zpracování nebo špatné kvalitě tepelného zpracování odpad nebo životnost neodpovídají konstrukčním požadavkům, způsobí to velké ekonomické ztráty. Při tepelné úpravě proto věnujte pozornost následujícím bodům:

1.  Před ochlazením na pokojovou teplotu jsou výkovky sféroidizovány a žíhány.
2. Po hrubování a před dokončením se přidává další úprava kalením a popouštěním. Aby tvrdost nebyla příliš vysoká a nezpůsobovala potíže se zpracováním, je tvrdost omezena na 25-32HRC a před dokončením je uspořádáno temperování na odlehčení pnutí.
3. Pozornost je třeba věnovat oduhličení a nárůstu uhlíku na povrchu dutiny během tepelného zpracování. Nesprávné oduhličení způsobí poškození formy a trhliny s vysokou hustotou; zvýšení uhlíku sníží odolnost proti tepelné únavě.
4. Při nitridaci je třeba si uvědomit, že na nitridovaném povrchu by neměly být žádné olejové skvrny. Čištěného povrchu se nesmí přímo dotýkat rukou a je třeba používat rukavice, aby nedošlo k potřísnění nitridovaného povrchu olejem a vzniku nerovnoměrné nitridované vrstvy.
5.  Mezi dvěma procesy tepelného zpracování, kdy je teplota předchozího procesu snížena na dotek, bude proveden další proces a neměl by být ochlazen na pokojovou teplotu.
6. Věnujte pozornost kritickým bodům Ac1 a AC3 oceli a době zdržení během kalení, aby se zabránilo hrubnutí austenitu. Při temperování udržujte teplo na 20 mm/h a počet temperování je obecně 3krát. Je-li přítomna nitridace, lze třetí temperování vynechat.

Výše jsou některé povrchní poznatky a analýzy HARSLE on jak zlepšit životnost forem pro tlakové lití. Ve skutečném výrobním procesu ovlivňuje životnost forem pro tlakové lití mnoho faktorů a zahrnuje širokou škálu aspektů. Jak zlepšit životnost forem pro tlakové lití je komplexní problém. Komplexní problém si zaslouží další diskusi a výzkum odborným a technickým personálem.

Odhadovaná doba čtení: 11 minut