La última revelación del molde de fundición a presión

Frente a la situación de la construcción económica nacional en el siglo XXI, las empresas de moldes deben adaptarse al desarrollo de la economía de mercado, y la industria del automóvil, que es un pilar de la industria nacional, aumentará la producción de automóviles ligeros, presentando así requisitos más altos para el precisión y calidad de las piezas fundidas en molde. Debido al largo ciclo de producción, el alto costo de inversión y la alta precisión de fabricación de los moldes de fundición a presión, el costo también es relativamente alto. Por lo tanto, muchas empresas de fundición a presión esperan que los moldes de fundición a presión tengan una larga vida útil, reduciendo así el costo de producción de la empresa. Sin embargo, debido a la influencia de una serie de factores internos y externos, como las materias primas y el procesamiento mecánico, es común el fenómeno de la falla prematura y el desguace de los moldes de fundición a presión, lo que resulta en una gran pérdida económica de las empresas.

Las primeras situaciones de falla del molde incluyen principalmente: rotura del punzón, colapso del borde de la cavidad del molde, agrietamiento del reborde por el puente, grietas en el fondo de la cavidad del molde, agrietamiento en las esquinas, desgaste y erosión. etc. Las principales razones de la falla de los moldes de fundición a presión son los defectos del material del molde en sí, el procesamiento, el uso, el mantenimiento y el tratamiento térmico del molde.

• Defectos en el propio material del molde.

Como todos sabemos, las condiciones de uso de moldes de fundición a presión son extremadamente duros. Tomando como ejemplo el molde de fundición a presión de aluminio, el punto de fusión del aluminio es de 580-740 ℃, y la temperatura del aluminio fundido se controla a 650-720 ℃ durante el uso. En la fundición a presión sin precalentar el molde, la temperatura de la superficie de la cavidad aumenta desde la temperatura ambiente hasta la temperatura del líquido, y la superficie de la cavidad soporta una gran tensión de tracción. Cuando se abre la parte superior del molde, la superficie de la cavidad se somete a una gran tensión de compresión. Después de miles de veces de fundición a presión, aparecen defectos como grietas en la superficie del molde. Se puede ver que las condiciones de uso de la fundición a presión son calentamiento rápido y enfriamiento rápido. El material del dado debe estar hecho de acero para trabajo en caliente con alta resistencia a la fatiga térmica, tenacidad a la fractura y estabilidad térmica. El H13 (4Cr5MoV1Si) es actualmente un material ampliamente utilizado. Según los informes, el 80% de las cavidades externas usa H13, y el 3Cr2W8V todavía se usa ampliamente en China, pero el 3Cr2W8VT tiene un rendimiento técnico deficiente, una conductividad térmica deficiente y un alto coeficiente de expansión lineal. Se genera mucho estrés térmico durante el trabajo, lo que da como resultado grietas o incluso grietas en el molde, y es fácil de descarburar cuando se calienta, lo que reduce la resistencia al desgaste del molde, por lo que es un grado de acero obsoleto. El acero martensítico es adecuado para moldes que no requieren alta resistencia al desgaste y resistencia a la corrosión contra el agrietamiento térmico. Las aleaciones resistentes al calor, como el tungsteno y el molibdeno, se limitan a insertos pequeños con agrietamiento térmico y corrosión severos. Aunque estas aleaciones son frágiles y sensibles a las muescas, su ventaja es que tienen una buena conductividad térmica. La fundición a presión tiene buena adaptabilidad. Por lo tanto, bajo tratamiento térmico y gestión de producción razonables, H13 todavía tiene un rendimiento satisfactorio.

El material utilizado para fabricar el molde de fundición a presión debe cumplir con los requisitos de diseño en todos los aspectos para garantizar que el molde de fundición a presión pueda alcanzar la vida útil diseñada en sus condiciones normales de uso. Por lo tanto, antes de ponerlos en producción, se deben realizar una serie de inspecciones de los materiales para evitar el desecho prematuro de los moldes y el desperdicio de costos de procesamiento causados por materiales defectuosos. Los métodos de inspección comúnmente utilizados incluyen la inspección de corrosión macroscópica, la inspección metalográfica y la inspección ultrasónica.

1. Inspección de corrosión macroscópica. Principalmente comprobar la porosidad, segregación, grietas, grietas, inclusiones no metálicas, grietas de martillo y costuras del material.
2. Inspección metalográfica. Principalmente inspecciona la segregación, el estado de distribución, la cristalinidad y las inclusiones entre granos de carburos en los límites de grano del material.
3. Examen de ultrasonido. Principalmente inspecciona los defectos y tamaños dentro del material.

• Procesamiento, uso, reparación y mantenimiento de moldes de fundición a presión.

Al determinar la velocidad de inyección de la máquina de fundición a presión, la velocidad máxima del proceso de fundición a presión no debe exceder los 100 m/s. Si la velocidad de fundición a presión se establece demasiado alta, es fácil provocar la corrosión del molde y aumentar los depósitos en la cavidad y el núcleo; pero el ajuste de la velocidad de inyección es demasiado bajo. Defectos en las fundiciones. Por lo tanto, la velocidad de inyección mínima de la fundición a presión de aluminio debe establecerse en 18 m/s, la velocidad de inyección máxima de la fundición a presión de aluminio no debe exceder los 53 m/s y la velocidad de inyección promedio debe establecerse en 43 m/s.

En el proceso de procesamiento, no se pueden superponer plantillas más gruesas para garantizar su grosor. Debido a que el espesor de la placa de acero se duplica, la deformación por flexión se reduce en 85% y la laminación solo puede desempeñar un papel superpuesto. La deformación por flexión de dos tablas con el mismo espesor que la tabla individual es 4 veces mayor que la de la tabla individual. Además, al procesar canales de agua de refrigeración, se debe prestar especial atención para garantizar la concentricidad durante el procesamiento en ambos lados. Si las esquinas de la cabeza no son concéntricas entre sí, entonces, durante el uso, las esquinas conectadas se agrietarán. La superficie del sistema de refrigeración debe ser lisa y preferiblemente sin marcas de mecanizado.

EDM se usa cada vez más en el mecanizado de cavidades de moldes, pero una capa endurecida permanece en la superficie de la cavidad después del mecanizado. Esto se debe a la autocementación y enfriamiento rápido de la superficie del molde durante el procesamiento. El grosor de la capa endurecida está determinado por la intensidad y la frecuencia de la corriente durante el mecanizado, y es menos profundo durante el mecanizado de desbaste. Independientemente del grosor de la capa endurecida, la superficie del molde sufre una gran tensión. Después de que la cavidad del molde es EDM, se debe quitar la capa endurecida o se debe aliviar la tensión. De lo contrario, se producirán grietas, picaduras y grietas en la superficie del molde durante el uso.

Alivio de capa endurecida o alivio de tensión disponible:

1. Retire la capa endurecida con piedra de afilar o molienda;
2. Bajo la condición de no reducir la dureza, la tensión se puede aliviar por debajo de la temperatura de templado, lo que puede reducir en gran medida la tensión superficial de la cavidad del molde.

El proceso de fundición debe controlarse estrictamente durante el uso del molde. Dentro del alcance de los permisos del proceso, intente reducir la temperatura de fundición del aluminio fundido, la velocidad de inyección y aumente la temperatura de precalentamiento del molde. La temperatura de precalentamiento del molde de fundición a presión de aluminio aumenta de 100-130 ℃ a 180-200 ℃, y la vida útil del molde se puede mejorar considerablemente.

La reparación por soldadura es un método común en la reparación de moldes. Antes de soldar, se debe dominar el tipo de acero de troquel que se va a soldar y los defectos de la superficie deben eliminarse mediante mecanizado o rectificado. La superficie de soldadura debe estar limpia y seca. Los electrodos utilizados deben ser de la misma composición que el acero de la matriz y también deben estar limpios y secos. El molde se precalienta junto con el electrodo (H13 es 450 ℃), y después de que la temperatura de la superficie sea consistente con la temperatura central, se repara mediante soldadura bajo gas de protección. Durante el proceso de soldadura, cuando la temperatura es inferior a 260 ℃, es necesario recalentar. Después de soldar, cuando el molde se enfríe al tacto, caliéntelo a 475 ℃ y manténgalo caliente a 25 mm/h. Finalmente, se enfría completamente en aire quieto y luego se realiza el recorte y acabado de la cavidad. Calentar y templar el molde después de la soldadura es una parte importante de la reparación de la soldadura, es decir, eliminar la tensión de soldadura y templar la capa delgada debajo de la capa de soldadura que se calienta y apaga durante la soldadura.

Después de que el molde se usa por algún tiempo, debido a la alta velocidad de inyección y al uso a largo plazo, habrá depósitos en la cavidad y el núcleo. Estos depósitos están formados por la combinación de agentes de desmoldeo, impurezas de refrigerante y pequeñas cantidades de metal fundido a alta temperatura y presión. Estos depósitos son bastante duros y se adhieren firmemente a las superficies de la cavidad y del núcleo y son difíciles de eliminar. Al eliminar los depósitos, estos no pueden eliminarse calentando con un soplete, lo que puede dar lugar a la generación de puntos calientes locales o puntos de descarburación en la superficie del molde, convirtiéndose así en el origen del agrietamiento térmico. Se debe usar esmerilado o remoción mecánica, pero no se deben dañar otros perfiles, lo que resultaría en cambios dimensionales.

El mantenimiento regular del molde puede mantener el molde en buenas condiciones. Después de probar el nuevo molde, sin importar si la prueba está calificada o no, el revenido de alivio de tensión debe llevarse a cabo antes de que el molde se haya enfriado a temperatura ambiente. Cuando el molde nuevo se funde a presión 10 000 veces, la cavidad del molde y la base del molde deben templarse a 450 – 480 ℃, y la cavidad debe pulirse y nitrurarse para eliminar la tensión interna y las grietas leves en la superficie de la cavidad. En el futuro, el molde debe mantenerse igual después de cada 12 000~15 000 moldes. Cuando el molde se usa 50 000 veces, se puede mantener cada 25 000 a 30 000 veces. Con el método anterior, la velocidad y el tiempo de agrietamiento del molde causado por el estrés térmico pueden reducirse significativamente.

En el caso de erosión severa y agrietamiento, se puede realizar un tratamiento de nitruración en la superficie del molde para mejorar la dureza y la resistencia al desgaste de la superficie del molde. Sin embargo, la dureza de la matriz de nitruración debe ser de 35-43HRC. Cuando la dureza es inferior a 35HRC, la capa nitrurada no se puede combinar firmemente con la matriz. Después de un período de uso, se caerá en pedazos grandes. Si es superior a 43HRC, es fácil que se produzcan fracturas en las partes convexas de la superficie de la cavidad. Al nitrurar, el grosor de la capa de nitruración no debe exceder los 0,15 mm. Si es demasiado grueso, se caerá en la superficie de separación y en las esquinas afiladas.

• Tratamiento térmico de moldes

Que el tratamiento térmico sea correcto o no está directamente relacionado con la vida útil del molde. Debido al proceso de tratamiento térmico y las reglas del proceso incorrectos, el molde se desecha debido a la deformación, el agrietamiento y la tensión residual del tratamiento térmico hace que el molde falle durante el uso, lo que representa aproximadamente 50% de la tasa de falla del molde.

La cavidad del molde de fundición a presión está hecha de acero aleado de alta calidad. El precio de estas materias primas es relativamente alto, más el costo de procesamiento y el costo combinado son muy altos. Si debido a un tratamiento térmico inadecuado o a una mala calidad del tratamiento térmico, la chatarra o la vida útil no cumple con los requisitos de diseño, causará grandes pérdidas económicas. Por lo tanto, preste atención a los siguientes puntos durante el tratamiento térmico:

1.  Las piezas forjadas se esferoidizan y recocen antes de enfriarse a temperatura ambiente.
2. Se agregan tratamientos adicionales de temple y revenido después del desbaste y antes del acabado. Para evitar que la dureza sea demasiado alta y provoque dificultades de procesamiento, la dureza se limita a 25-32 HRC y el revenido de alivio de tensión se organiza antes del acabado.
3. Se debe prestar atención a la descarburación y al aumento de carbono en la superficie de la cavidad durante el tratamiento térmico. La descarburación incorrecta causará daños por moho y grietas de alta densidad; el aumento de carbono reducirá la resistencia a la fatiga térmica.
4. Al nitrurar, debe tenerse en cuenta que no debe haber manchas de aceite en la superficie de nitruración. No se permite que la superficie limpia se toque directamente con la mano, y se deben usar guantes para evitar que la superficie nitrurada se manche con aceite y provoque una capa nitrurada irregular.
5.  Entre los dos procesos de tratamiento térmico, cuando la temperatura del proceso anterior se reduce al tacto, se llevará a cabo el siguiente proceso, y no debe enfriarse a temperatura ambiente.
6. Preste atención a los puntos críticos Ac1 y AC3 del acero y al tiempo de mantenimiento durante el templado para evitar que la austenita se engrose. Al templar, mantenga el calor a 20 mm/h, y el número de templados es generalmente 3 veces. Cuando está presente la nitruración, se puede omitir el tercer revenido.

Lo anterior son algunas ideas y análisis superficiales de HARSLE en cómo mejorar la vida útil de los moldes de fundición a presión. En el proceso de producción real, muchos factores afectan la vida útil de los moldes de fundición a presión e involucran una amplia gama de aspectos. Cómo mejorar la vida útil de los moldes de fundición a presión es un problema complejo. El problema integral merece mayor discusión e investigación por parte de personal profesional y técnico.

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