Perante a situação da construção económica nacional no século XXI, as empresas de moldes devem adaptar-se ao desenvolvimento da economia de mercado, e a indústria automóvel, que é uma indústria pilar nacional, aumentará a produção de automóveis ligeiros, apresentando assim requisitos mais elevados para o precisão e qualidade das peças fundidas. Devido ao longo ciclo de produção, alto custo de investimento e alta precisão de fabricação de moldes de fundição sob pressão, o custo também é relativamente alto. Portanto, muitas empresas de fundição esperam que os moldes de fundição tenham uma longa vida útil, reduzindo assim o custo de produção da empresa. No entanto, devido à influência de uma série de fatores internos e externos, como matérias-primas e processamento mecânico, é comum o fenômeno de falha prematura e sucateamento de moldes de fundição sob pressão, resultando em um grande desperdício econômico das empresas.

As situações de falha precoce do molde incluem principalmente: quebra do punção, colapso da borda da cavidade do molde, rachadura da rebarba pela ponte, rachaduras no fundo da cavidade do molde, rachaduras nos cantos, desgaste e erosão, etc. As principais razões para a falha de moldes de fundição são Os defeitos do próprio material do molde, processamento, uso, manutenção e tratamento térmico do molde.

• Defeitos no próprio material do molde

Como todos sabemos, as condições de uso de moldes de fundição são extremamente duras. Tomando o molde de fundição de alumínio como exemplo, o ponto de fusão do alumínio é 580-740 ℃, e a temperatura do alumínio fundido é controlada em 650-720 ℃ durante o uso. Na fundição sob pressão sem pré-aquecimento do molde, a temperatura da superfície da cavidade aumenta da temperatura ambiente para a temperatura do líquido, e a superfície da cavidade suporta grande tensão de tração. Quando a parte superior do molde é aberta, a superfície da cavidade é submetida a uma grande tensão de compressão. Após milhares de vezes de fundição, defeitos como rachaduras aparecem na superfície do molde. Pode-se observar que as condições de uso da fundição sob pressão são aquecimento rápido e resfriamento rápido. O material do molde deve ser feito de aço para trabalho a quente com alta resistência à fadiga térmica, tenacidade à fratura e estabilidade térmica. H13 (4Cr5MoV1Si) é atualmente um material amplamente utilizado. Segundo relatos, 80% de cavidades estrangeiras usam H13 e 3Cr2W8V ainda é amplamente utilizado na China, mas 3Cr2W8VT tem desempenho técnico ruim, baixa condutividade térmica e alto coeficiente de expansão linear. Muito estresse térmico é gerado durante a obra, resultando em trincas ou até mesmo trincas no molde, e é fácil descarbonetar quando aquecido, o que reduz a resistência ao desgaste do molde, por isso é um aço antiquado. O aço maraging é adequado para moldes que não requerem alta resistência ao desgaste e resistência à corrosão contra trincas térmicas. Ligas resistentes ao calor, como tungstênio e molibdênio, são limitadas a pequenas pastilhas com trincas térmicas severas e corrosão. Embora essas ligas sejam frágeis e sensíveis ao entalhe, sua vantagem é que possuem boa condutividade térmica. Die casting die tem boa adaptabilidade. Portanto, sob tratamento térmico razoável e gerenciamento de produção, o H13 ainda apresenta desempenho satisfatório.

O material usado para fabricar o molde de fundição deve atender aos requisitos de projeto em todos os aspectos para garantir que o molde de fundição possa atingir a vida útil projetada sob suas condições normais de uso. Portanto, antes de colocar em produção, uma série de inspeções deve ser realizada nos materiais para evitar o descarte precoce dos moldes e o desperdício de custos de processamento causados por materiais defeituosos. Os métodos de inspeção comumente usados incluem inspeção macroscópica de corrosão, inspeção metalográfica e inspeção ultrassônica.

1. Inspeção macroscópica de corrosão. Verifique principalmente a porosidade, segregação, trincas, trincas, inclusões não metálicas, trincas de martelo e costuras do material.
2. Inspeção metalográfica. Ele inspeciona principalmente a segregação, estado de distribuição, cristalinidade e inclusões entre grãos de carbonetos nos limites de grão do material.
3. Exame de ultrassom. Ele inspeciona principalmente os defeitos e tamanhos dentro do material.

• Processamento, uso, reparo e manutenção de moldes de fundição sob pressão

Ao determinar a velocidade de injeção da máquina de fundição sob pressão, a velocidade máxima do processo de fundição sob pressão não deve exceder 100m/s. Se a velocidade de fundição for muito alta, é fácil causar corrosão do molde e aumentar os depósitos na cavidade e no núcleo; mas a configuração da velocidade de injeção é muito baixa. Defeitos nas peças fundidas. Portanto, a velocidade mínima de injeção de fundição de alumínio deve ser ajustada para 18 m/s, a velocidade máxima de injeção de fundição de alumínio não deve exceder 53 m/s, e a velocidade média de injeção deve ser ajustada para 43 m/s.

No processo de processamento, os modelos mais espessos não podem ser sobrepostos para garantir sua espessura. Como a espessura da chapa de aço é dobrada, a deformação de flexão é reduzida em 85%, e a laminação só pode desempenhar um papel de superposição. A deformação de flexão de duas placas com a mesma espessura da placa única é 4 vezes maior que a da placa única. Além disso, ao processar canais de água de resfriamento, atenção especial deve ser dada para garantir a concentricidade durante o processamento em ambos os lados. Se os cantos da cabeça não forem concêntricos entre si, durante o uso, os cantos conectados racharão. A superfície do sistema de refrigeração deve ser lisa e preferencialmente livre de marcas de usinagem.

A EDM é cada vez mais usada na usinagem de cavidades de moldes, mas uma camada endurecida permanece na superfície da cavidade após a usinagem. Isso se deve à auto-carbonetação e têmpera da superfície do molde durante o processamento. A espessura da camada endurecida é determinada pela intensidade e frequência da corrente durante a usinagem, e é mais rasa durante a usinagem de desbaste. Independentemente da espessura da camada endurecida, a superfície do molde apresenta grande tensão. Depois que a cavidade do molde é EDM, a camada endurecida deve ser removida ou a tensão deve ser aliviada. Caso contrário, rachaduras, corrosão e rachaduras ocorrerão na superfície do molde durante o uso.

Alívio de camada endurecida ou alívio de tensão disponível:

1. Remova a camada endurecida com pedra de amolar ou moagem;
2. Sob a condição de não reduzir a dureza, a tensão pode ser aliviada abaixo da temperatura de revenimento, o que pode reduzir bastante a tensão superficial da cavidade do molde.

O processo de fundição deve ser rigorosamente controlado durante o uso do molde. Dentro do escopo das licenças do processo, tentar reduzir a temperatura de fundição do alumínio fundido, a velocidade de injeção e aumentar a temperatura de pré-aquecimento do molde. A temperatura de pré-aquecimento do molde de fundição de alumínio é aumentada de 100-130℃ para 180-200℃, e a vida útil do molde pode ser muito melhorada.

O reparo por soldagem é um método comum no reparo de moldes. Antes da soldagem, o tipo de aço da matriz a ser soldado deve ser dominado e os defeitos de superfície devem ser eliminados por usinagem ou retificação. A superfície de soldagem deve estar limpa e seca. Os eletrodos utilizados devem ser da mesma composição do aço da matriz e também devem estar limpos e secos. O molde é pré-aquecido junto com o eletrodo (H13 é 450℃), e depois que a temperatura da superfície é consistente com a temperatura do núcleo, ele é reparado por soldagem sob gás de proteção. Durante o processo de soldagem, quando a temperatura é inferior a 260℃, é necessário reaquecer. Após a soldagem, quando o molde esfriar ao toque, aqueça-o a 475 ℃ e mantenha-o aquecido a 25 mm/h. Por fim, é totalmente resfriado ao ar parado e, em seguida, é realizado o recorte e o acabamento da cavidade. Aquecer e revenir o molde após a soldagem é uma parte importante do reparo de soldagem, ou seja, eliminar o estresse de soldagem e revenir a camada fina sob a camada de soldagem que é aquecida e temperada durante a soldagem.

Após o uso do molde por algum tempo, devido à alta velocidade de injeção e uso a longo prazo, haverá depósitos na cavidade e no núcleo. Esses depósitos são formados pela combinação de agentes desmoldantes, impurezas do refrigerante e pequenas quantidades de metal fundido sob alta temperatura e pressão. Esses depósitos são bastante duros e aderem firmemente às superfícies da cavidade e do núcleo e são difíceis de remover. Ao remover os depósitos, eles não podem ser removidos por aquecimento com maçarico, o que pode levar à geração de pontos quentes locais ou pontos de descarbonetação na superfície do molde, tornando-se assim a origem do trincamento térmico. Deve-se utilizar esmerilhamento ou remoção mecânica, mas outros perfis não devem ser danificados, resultando em alterações dimensionais.

A manutenção regular do molde pode mantê-lo em boas condições. Após o teste do novo molde, independentemente de o teste ser qualificado ou não, o revenimento de alívio de tensão deve ser realizado antes que o molde tenha sido resfriado à temperatura ambiente. Quando o novo molde é fundido 10.000 vezes, a cavidade do molde e a base do molde devem ser temperadas a 450 – 480 ℃, e a cavidade deve ser polida e nitretada para eliminar o estresse interno e pequenas rachaduras na superfície da cavidade. No futuro, o molde deve ser mantido igual a cada 12.000~15.000 vezes. Quando o molde é usado por 50.000 vezes, ele pode ser mantido a cada 25.000 a 30.000 vezes. Com o método acima, a velocidade e o tempo de rachaduras no molde causadas por estresse térmico podem ser significativamente reduzidos.

No caso de erosão e trincas severas, o tratamento de nitretação pode ser realizado na superfície do molde para melhorar a dureza e a resistência ao desgaste da superfície do molde. No entanto, a dureza da matriz de nitretação deve ser 35-43HRC. Quando a dureza é inferior a 35HRC, a camada nitretada não pode ser combinada firmemente com a matriz. Após um período de uso, ele cairá em pedaços grandes. Se for superior a 43HRC, é fácil causar fraturas nas partes convexas da superfície da cavidade. Ao nitretar, a espessura da camada de nitretação não deve exceder 0,15 mm. Se for muito grosso, cairá na superfície de separação e nos cantos afiados.

• Tratamento térmico de moldes

Se o tratamento térmico está correto ou não está diretamente relacionado à vida útil do molde. Devido ao processo de tratamento térmico incorreto e às regras do processo, o molde é descartado devido à deformação, rachaduras e a tensão residual do tratamento térmico faz com que o molde falhe em uso, representando cerca de 50% da taxa de falha do molde.

A cavidade do molde de fundição é feita de liga de aço de alta qualidade. O preço dessas matérias-primas é relativamente alto, mais o custo de processamento e o custo combinado são muito altos. Se devido ao tratamento térmico inadequado ou à má qualidade do tratamento térmico, a sucata ou a vida útil não atender aos requisitos do projeto, causará grandes perdas econômicas. Portanto, preste atenção aos seguintes pontos durante o tratamento térmico:

1.  Os forjados são esferoidizados e recozidos antes de serem resfriados à temperatura ambiente.
2. Tratamento adicional de têmpera e revenimento são adicionados após o desbaste e antes do acabamento. Para evitar que a dureza seja muito alta e cause dificuldades de processamento, a dureza é limitada a 25-32HRC, e o revenimento de alívio de tensão é organizado antes do acabamento.
3. Atenção deve ser dada à descarbonetação e aumento de carbono na superfície da cavidade durante o tratamento térmico. A descarbonetação inadequada causará danos ao molde e rachaduras de alta densidade; o aumento de carbono reduzirá a resistência à fadiga térmica.
4. Ao nitretar, deve-se observar que não deve haver manchas de óleo na superfície de nitretação. A superfície limpa não pode ser tocada diretamente com a mão, e luvas devem ser usadas para evitar que a superfície nitretada fique manchada com óleo e cause uma camada nitretada desigual.
5.  Entre os dois processos de tratamento térmico, quando a temperatura do processo anterior for reduzida ao toque, o próximo processo será realizado, não devendo ser resfriado à temperatura ambiente.
6. Preste atenção aos pontos críticos Ac1 e AC3 do aço e ao tempo de espera durante a têmpera para evitar que a austenita engrosse. Ao revenir, mantenha o calor em 20mm/h, e o número de revenimento é geralmente 3 vezes. Quando a nitretação está presente, o terceiro revenimento pode ser omitido.

O acima são alguns insights e análises superficiais de HARSLE sobre como melhorar a vida útil dos moldes de fundição. No processo de produção real, muitos fatores afetam a vida útil dos moldes de fundição e envolvem uma ampla gama de aspectos. Como melhorar a vida útil dos moldes de fundição sob pressão é um problema complexo. O problema abrangente merece mais discussão e pesquisa por profissionais e técnicos.

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