Столкнувшись с внутренней экономической ситуацией в строительстве в 21 веке, предприятия по производству пресс-форм должны адаптироваться к развитию рыночной экономики, а автомобильная промышленность, которая является национальной опорной отраслью, увеличит выпуск легковых автомобилей, тем самым выдвинув более высокие требования к точность и качество отливок. Из-за длительного производственного цикла, высоких инвестиционных затрат и высокой точности изготовления форм для литья под давлением стоимость также относительно высока. Поэтому многие предприятия литья под давлением надеются, что формы для литья под давлением будут иметь длительный срок службы, тем самым снижая себестоимость продукции предприятия. Однако из-за влияния ряда внутренних и внешних факторов, таких как сырье и механическая обработка, явление преждевременного выхода из строя и брака форм для литья под давлением является обычным явлением, что приводит к большим экономическим потерям предприятий.

К ранним ситуациям отказа пресс-формы в основном относятся: поломка пуансона, разрушение края полости формы, растрескивание заусенца перемычкой, трещины на дне полости формы, растрескивание углов, износ и эрозия, и т. д. Основными причинами выхода из строя форм для литья под давлением являются дефекты самого материала формы, обработка, использование, техническое обслуживание и термообработка формы.

• Дефекты самого материала пресс-формы

Как известно, условия использование пресс-форм для литья под давлением являются чрезвычайно суровыми. Если взять в качестве примера алюминиевую форму для литья под давлением, температура плавления алюминия составляет 580-740 ℃, а температура расплавленного алюминия во время использования поддерживается на уровне 650-720 ℃. При литье под давлением без предварительного нагрева формы температура поверхности полости повышается от комнатной до температуры жидкости, и поверхность полости испытывает большие растягивающие напряжения. Когда верхняя часть формы открыта, поверхность полости подвергается большому напряжению сжатия. После тысяч раз литья под давлением на поверхности формы появляются такие дефекты, как трещины. Видно, что условиями использования литья под давлением являются быстрый нагрев и быстрое охлаждение. Материал штампа должен быть изготовлен из штампованной стали для горячей обработки с высокой термостойкостью, вязкостью разрушения и термической стабильностью. H13 (4Cr5MoV1Si) в настоящее время является широко используемым материалом. Согласно сообщениям, 80% зарубежных полостей использует H13, а 3Cr2W8V все еще широко используется в Китае, но 3Cr2W8VT имеет плохие технические характеристики, плохую теплопроводность и высокий коэффициент линейного расширения. В процессе работы возникает большое термическое напряжение, в результате чего в литейной форме образуются трещины или даже трещины, а при нагреве она легко обезуглероживается, что снижает износостойкость литейной формы, поэтому она является устаревшей маркой стали. Мартенситно-стареющая сталь подходит для литейных форм, не требующих высокой износостойкости и коррозионной стойкости против термического растрескивания. Жаропрочные сплавы, такие как вольфрам и молибден, ограничены небольшими вставками с сильным термическим растрескиванием и коррозией. Хотя эти сплавы хрупкие и чувствительные к надрезам, их преимущество в том, что они обладают хорошей теплопроводностью. Литье под давлением имеет хорошую приспособляемость. Таким образом, при разумной термической обработке и управлении производством H13 по-прежнему имеет удовлетворительные характеристики.

Материал, используемый для изготовления формы для литья под давлением, должен соответствовать конструктивным требованиям во всех аспектах, чтобы гарантировать, что форма для литья под давлением может достичь расчетного срока службы при нормальных условиях использования. Поэтому перед запуском в производство необходимо провести ряд проверок материалов, чтобы предотвратить преждевременный брак форм и потери затрат на обработку, вызванные дефектными материалами. Обычно используемые методы контроля включают макроскопический контроль коррозии, металлографический контроль и ультразвуковой контроль.

1. Макроскопический контроль коррозии. В основном проверяют пористость, сегрегацию, трещины, трещины, неметаллические включения, молотковые трещины и швы материала.
2. Металлографический контроль. Он в основном проверяет сегрегацию, состояние распределения, кристалличность и межзерновые включения карбидов на границах зерен материала.
3. Ультразвуковое исследование. Он в основном проверяет дефекты и размеры внутри материала.

• Обработка, использование, ремонт и техническое обслуживание пресс-форм для литья под давлением

При определении скорости впрыска машины для литья под давлением максимальная скорость процесса литья под давлением не должна превышать 100 м/с. Если скорость литья под давлением установлена слишком высокой, легко вызвать коррозию формы и увеличить отложения на полости и стержне; но настройка скорости впрыска слишком низкая. Дефекты отливок. Поэтому минимальная скорость впрыска алюминиевого литья под давлением должна быть установлена на уровне 18 м/с, максимальная скорость впрыска алюминиевого литья под давлением не должна превышать 53 м/с, а средняя скорость впрыска должна быть установлена на уровне 43 м/с.

В процессе обработки нельзя накладывать более толстые шаблоны для обеспечения их толщины. Поскольку толщина стального листа удваивается, деформация изгиба уменьшается на 85%, а ламинирование может играть только дополнительную роль. Деформация при изгибе двух досок той же толщины, что и одиночная доска, в 4 раза больше, чем у одиночной доски. Кроме того, при обработке каналов охлаждающей воды особое внимание следует уделять обеспечению концентричности при обработке с обеих сторон. Если уголки головки не концентричны друг другу, то во время использования соединенные уголки треснут. Поверхность системы охлаждения должна быть гладкой и желательно без следов механической обработки.

Электроэрозионная обработка находит все более широкое применение при обработке полости пресс-формы, но после обработки на поверхности полости остается затвердевший слой. Это связано с самонауглероживанием и закалкой поверхности формы в процессе обработки. Толщина упрочненного слоя определяется силой и частотой тока при механической обработке и меньше при черновой обработке. Независимо от толщины закаленного слоя поверхность формы испытывает большие напряжения. После электроэрозионной обработки полости пресс-формы необходимо удалить затвердевший слой или снять напряжение. В противном случае в процессе эксплуатации на поверхности формы появятся трещины, изъязвления и растрескивание.

Доступен сброс закаленного слоя или снятие напряжения:

1. Удалите затвердевший слой бруском или шлифовкой;
2. При условии, что твердость не снижается, напряжение может быть снято ниже температуры отпуска, что может значительно снизить поверхностное напряжение полости формы.

Процесс литья должен строго контролироваться во время использования формы. В пределах возможностей процесса постарайтесь снизить температуру литья расплавленного алюминия, скорость впрыска и увеличить температуру предварительного нагрева формы. Температура предварительного нагрева алюминиевой формы для литья под давлением увеличена со 100-130 ℃ до 180-200 ℃, что значительно увеличивает срок службы формы.

Сварочный ремонт является распространенным методом ремонта пресс-форм. Перед сваркой следует освоить тип свариваемой штамповой стали, а поверхностные дефекты устранить механической обработкой или шлифовкой. Свариваемая поверхность должна быть чистой и сухой. Используемые электроды должны быть того же состава, что и штамповая сталь, а также должны быть чистыми и сухими. Форма предварительно нагревается вместе с электродом (H13 составляет 450 ℃), и после того, как температура поверхности совпадет с температурой сердцевины, она ремонтируется сваркой в среде защитного газа. В процессе пайки, когда температура ниже 260 ℃, необходимо повторно нагревать. После сварки, когда форма остынет на ощупь, нагрейте ее до 475 ℃ и держите в тепле со скоростью 25 мм/ч. Наконец, он полностью охлаждается на неподвижном воздухе, а затем производится обрезка и отделка полости. Нагрев и отпуск формы после сварки - важная часть сварочного ремонта, то есть устранение сварочных напряжений и отпуск тонкого слоя под наплавленным слоем, который нагревается и закаливается в процессе сварки.

После того, как форма используется в течение некоторого времени, из-за высокой скорости впрыска и длительного использования на полости и сердечнике будут отложения. Эти отложения образуются в результате сочетания разделительных составов, примесей охлаждающей жидкости и небольшого количества литого под давлением металла при высокой температуре и давлении. Эти отложения довольно твердые, прочно прилипают к поверхности полости и сердечника и их трудно удалить. При удалении отложений их нельзя удалить нагреванием паяльной лампой, что может привести к образованию локальных горячих точек или пятен обезуглероживания на поверхности формы, становящихся источником термического растрескивания. Следует использовать шлифовку или механическое удаление, но другие профили не должны быть повреждены, что приведет к изменению размеров.

Регулярное техническое обслуживание пресс-формы может поддерживать пресс-форму в хорошем состоянии. После испытания новой пресс-формы, независимо от того, квалифицировано оно или нет, отпуск для снятия напряжения должен быть проведен до того, как пресс-форма будет охлаждена до комнатной температуры. Когда новая форма подвергается литью под давлением 10 000 раз, полость формы и основание формы должны быть закалены при 450–480 ℃, а полость должна быть отполирована и азотирована для устранения внутренних напряжений и незначительных трещин на поверхности полости. В будущем форма должна поддерживаться в неизменном состоянии после каждых 12 000–15 000 форм. Когда пресс-форма используется 50 000 раз, ее можно обслуживать каждые 25 000–30 000 раз. С помощью вышеуказанного метода скорость и время растрескивания формы, вызванного термическим напряжением, могут быть значительно замедлены.

В случае сильной эрозии и растрескивания можно провести азотирование поверхности формы для повышения твердости и износостойкости поверхности формы. Однако твердость азотирующей матрицы должна быть 35-43HRC. Когда твердость ниже 35HRC, азотированный слой не может быть прочно соединен с матрицей. После периода использования он развалится на крупные куски. Если она выше 43HRC, легко вызвать трещины в выпуклых частях поверхности полости. При азотировании толщина азотирующего слоя не должна превышать 0,15 мм. Если он слишком толстый, он будет отваливаться на поверхности разъема и острых углах.

• Термическая обработка пресс-форм

Правильная термообработка или нет, напрямую связана со сроком службы пресс-формы. Из-за неправильного процесса термообработки и правил процесса пресс-форма выбрасывается из-за деформации, растрескивания, а остаточное напряжение термообработки приводит к отказу пресс-формы при использовании, что составляет около 50% коэффициента отказов пресс-формы.

Полость формы для литья под давлением изготовлена из высококачественной легированной стали. Цена на это сырье относительно высока, плюс стоимость обработки и совокупная стоимость очень высоки. Если из-за неправильной термической обработки или плохого качества термической обработки лом или срок службы не соответствуют проектным требованиям, это приведет к большим экономическим потерям. Поэтому при термообработке обратите внимание на следующие моменты:

1.  Поковки сфероидизируются и отжигаются перед охлаждением до комнатной температуры.
2. После черновой обработки и перед чистовой обработкой добавляются дополнительные закалка и отпуск. Чтобы твердость не была слишком высокой и не вызывала трудностей при обработке, твердость ограничивается 25-32HRC, а перед чистовой обработкой проводится отпуск для снятия напряжений.
3. Следует обратить внимание на обезуглероживание и увеличение углерода на поверхности полости при термообработке. Неправильное обезуглероживание приведет к повреждению плесени и трещинам высокой плотности; увеличение содержания углерода снизит сопротивление термической усталости.
4. При азотировании следует учитывать, что на азотируемой поверхности не должно быть масляных пятен. Запрещается непосредственно прикасаться руками к очищенной поверхности, и следует надевать перчатки, чтобы предотвратить окрашивание азотированной поверхности маслом и образование неравномерного азотированного слоя.
5.  Между двумя процессами термообработки, когда температура предыдущего процесса снижается на ощупь, будет осуществляться следующий процесс, и его не следует охлаждать до комнатной температуры.
6. Обратите внимание на критические точки Ас1 и Ас3 стали и время выдержки при закалке, чтобы предотвратить укрупнение аустенита. При закалке держите температуру на уровне 20 мм/ч, а число закалок обычно составляет 3 раза. При наличии азотирования третий отпуск можно не проводить.

Выше приведены некоторые поверхностные взгляды и анализы HARSLE на как увеличить срок службы пресс-форм для литья под давлением. В реальном производственном процессе многие факторы влияют на срок службы форм для литья под давлением и включают широкий спектр аспектов. Как увеличить срок службы форм для литья под давлением – сложная проблема. Комплексная проблема заслуживает дальнейшего обсуждения и исследования профессиональным и техническим персоналом.

Приблизительное время прочтения: 11 минут