Trước tình hình xây dựng kinh tế trong nước trong thế kỷ 21, các doanh nghiệp khuôn mẫu phải thích ứng với sự phát triển của nền kinh tế thị trường, và ngành công nghiệp ô tô vốn là ngành trụ cột của quốc gia sẽ tăng sản lượng ô tô hạng nhẹ, do đó đặt ra yêu cầu cao hơn đối với độ chính xác và chất lượng của vật đúc khuôn. Do chu kỳ sản xuất dài, chi phí đầu tư cao và độ chính xác chế tạo khuôn đúc cao nên giá thành cũng tương đối cao. Vì vậy, nhiều doanh nghiệp sản xuất khuôn bế mong muốn khuôn đúc có tuổi thọ lâu dài, từ đó giảm giá thành sản phẩm của doanh nghiệp. Tuy nhiên, do ảnh hưởng của một loạt các yếu tố bên trong và bên ngoài như nguyên liệu, gia công cơ khí nên hiện tượng khuôn đúc hỏng sớm và hỏng, gây lãng phí lớn về kinh tế của doanh nghiệp.

Các tình huống hư hỏng ban đầu của khuôn chủ yếu bao gồm: gãy đột, sụp mép khoang khuôn, nứt cầu răng, nứt ở đáy khoang khuôn, nứt ở các góc, mòn và xói mòn, vv Các nguyên nhân chính dẫn đến hỏng hóc của khuôn đúc là Các khuyết tật của bản thân vật liệu làm khuôn, quá trình xử lý, sử dụng, bảo dưỡng và xử lý nhiệt của khuôn.

• Các khiếm khuyết trong chính vật liệu khuôn

Như chúng ta đã biết, các điều kiện của sử dụng khuôn đúc khuôn là vô cùng khắc nghiệt. Lấy khuôn đúc nhôm làm ví dụ, điểm nóng chảy của nhôm là 580-740 ℃, và nhiệt độ của nhôm nóng chảy được kiểm soát ở 650-720 ℃ trong quá trình sử dụng. Trong quá trình đúc khuôn mà không làm nóng khuôn trước, nhiệt độ bề mặt của khoang tăng từ nhiệt độ phòng đến nhiệt độ chất lỏng, và bề mặt của khoang chịu ứng suất kéo lớn. Khi phần trên cùng của khuôn được mở ra, bề mặt của khoang chịu ứng suất nén lớn. Sau hàng nghìn lần đúc khuôn, các khuyết tật như vết nứt sẽ xuất hiện trên bề mặt khuôn. Có thể thấy điều kiện sử dụng của khuôn đúc là gia nhiệt nhanh và làm nguội nhanh. Vật liệu khuôn phải được làm bằng thép khuôn gia công nóng có khả năng chịu mỏi nhiệt cao, độ dẻo dai khi đứt gãy và ổn định nhiệt. H13 (4Cr5MoV1Si) hiện đang là vật liệu được sử dụng rộng rãi. Theo báo cáo, 80% của các khoang nước ngoài sử dụng H13, và 3Cr2W8V vẫn được sử dụng rộng rãi ở Trung Quốc, nhưng 3Cr2W8VT có hiệu suất kỹ thuật kém, dẫn nhiệt kém và hệ số giãn nở tuyến tính cao. Trong quá trình làm việc sinh ra nhiều ứng suất nhiệt dẫn đến nứt hoặc thậm chí nứt khuôn, khi nung nóng rất dễ bị khử cặn, làm giảm khả năng chống mài mòn của khuôn, do đó đây là mác thép lỗi thời. Thép tạo đường thích hợp cho các khuôn không yêu cầu cao về khả năng chống mài mòn và chống ăn mòn chống nứt do nhiệt. Các hợp kim chịu nhiệt như vonfram và molypden được giới hạn ở các hạt chèn nhỏ với vết nứt và ăn mòn nhiệt nghiêm trọng. Mặc dù các hợp kim này đều giòn và nhạy cảm, nhưng ưu điểm của chúng là dẫn nhiệt tốt. Khuôn đúc khuôn có khả năng thích ứng tốt. Do đó, trong điều kiện xử lý nhiệt và quản lý sản xuất hợp lý, H13 vẫn có hiệu suất tốt.

Vật liệu được sử dụng để sản xuất khuôn đúc phải đáp ứng các yêu cầu thiết kế về mọi mặt để đảm bảo rằng khuôn đúc có thể đạt được tuổi thọ thiết kế trong điều kiện sử dụng bình thường của nó. Vì vậy, trước khi đưa vào sản xuất, cần tiến hành hàng loạt đợt kiểm tra nguyên vật liệu để tránh làm hỏng khuôn sớm và lãng phí chi phí gia công do nguyên vật liệu bị lỗi. Các phương pháp kiểm tra thường được sử dụng bao gồm kiểm tra ăn mòn vĩ mô, kiểm tra kim loại và kiểm tra siêu âm.

1. Kiểm tra ăn mòn vĩ mô. Chủ yếu là kiểm tra độ rỗng, độ tách rời, vết nứt, vết nứt, tạp chất phi kim loại, vết nứt búa và các đường nối của vật liệu.
2. Kiểm tra kim loại. Nó chủ yếu kiểm tra sự phân tách, trạng thái phân bố, độ kết tinh và sự bao trùm giữa các hạt cacbua trên ranh giới hạt của vật liệu.
3. Khám siêu âm. Nó chủ yếu kiểm tra các khuyết tật và kích thước bên trong vật liệu.

• Gia công, sử dụng, sửa chữa và bảo dưỡng khuôn đúc

Khi xác định tốc độ phun của máy đúc khuôn, tốc độ tối đa của quá trình đúc khuôn không được vượt quá 100m / s. Nếu đặt tốc độ đúc khuôn quá cao sẽ dễ gây ra hiện tượng ăn mòn khuôn và tăng cặn bám trên khoang và lõi; nhưng cài đặt tốc độ phun quá thấp. Khiếm khuyết trong vật đúc. Do đó, tốc độ phun tối thiểu của đúc khuôn nhôm nên được đặt thành 18 m / s, tốc độ phun tối đa của đúc khuôn nhôm không được vượt quá 53 m / s và tốc độ phun trung bình nên được đặt là 43 m / s.

Trong quá trình xử lý, các mẫu dày hơn không thể được chồng lên nhau để đảm bảo độ dày của chúng. Bởi vì độ dày của tấm thép được tăng lên gấp đôi, biến dạng uốn giảm 85%, và cán chỉ có thể đóng vai trò chồng lên nhau. Độ biến dạng uốn của hai tấm ván có cùng chiều dày với tấm ván đơn gấp 4 lần của tấm ván đơn. Ngoài ra, khi gia công kênh dẫn nước làm mát cần đặc biệt chú ý đảm bảo độ đồng tâm trong quá trình xử lý cả hai mặt. Nếu các góc đầu không đồng tâm với nhau thì trong quá trình sử dụng, các góc kết nối sẽ bị nứt. Bề mặt của hệ thống làm mát phải nhẵn và tốt nhất là không có vết gia công.

EDM ngày càng được sử dụng rộng rãi hơn trong gia công khoang khuôn, nhưng một lớp cứng vẫn còn trên bề mặt của khoang sau khi gia công. Điều này là do sự tự thấm cacbon và làm nguội bề mặt khuôn trong quá trình gia công. Chiều dày của lớp cứng được xác định bởi cường độ và tần số dòng điện trong quá trình gia công, và nó nông hơn trong quá trình gia công thô. Không phụ thuộc vào độ dày của lớp đông cứng, bề mặt của khuôn có ứng suất lớn. Sau khi khoang khuôn được EDM, lớp cứng phải được loại bỏ hoặc phải giảm bớt ứng suất. Nếu không sẽ xảy ra các vết nứt, rỗ, nứt trên bề mặt khuôn trong quá trình sử dụng.

Giảm bớt lớp cứng hoặc giảm căng thẳng có sẵn:

1. Loại bỏ lớp cứng bằng đá mài hoặc đá mài;
2. Trong điều kiện không giảm độ cứng, ứng suất có thể được giải tỏa dưới nhiệt độ tôi, có thể làm giảm ứng suất bề mặt của lòng khuôn rất nhiều.

Quá trình đúc cần được kiểm soát chặt chẽ trong quá trình sử dụng khuôn. Trong phạm vi quy trình cho phép, cố gắng giảm nhiệt độ đúc của nhôm nóng chảy, tốc độ phun và tăng nhiệt độ gia nhiệt sơ bộ khuôn. Nhiệt độ gia nhiệt sơ bộ của khuôn đúc nhôm được tăng từ 100-130 ℃ đến 180-200 ℃, và tuổi thọ của khuôn có thể được cải thiện đáng kể.

Hàn sửa chữa là một phương pháp phổ biến trong sửa chữa khuôn. Trước khi hàn, phải nắm vững loại thép chết được hàn và loại bỏ các khuyết tật bề mặt bằng cách gia công hoặc mài. Bề mặt hàn phải sạch và khô. Các điện cực được sử dụng phải có cùng thành phần với thép chết và cũng phải sạch và khô. Khuôn được làm nóng trước cùng với điện cực (H13 là 450 ℃), và sau khi nhiệt độ bề mặt phù hợp với nhiệt độ lõi, nó được sửa chữa bằng cách hàn dưới lớp khí bảo vệ. Trong quá trình hàn, khi nhiệt độ thấp hơn 260 ℃, cần phải hâm nóng lại. Sau khi hàn, khi khuôn nguội khi chạm vào, sau đó gia nhiệt đến 475 ℃ và giữ ấm ở tốc độ 25mm / h. Cuối cùng, nó được làm mát hoàn toàn trong không khí tĩnh, và sau đó việc cắt tỉa và hoàn thiện khoang được thực hiện. Làm nóng và ủ khuôn sau khi hàn là một phần quan trọng của sửa chữa hàn, nghĩa là loại bỏ ứng suất hàn và tôi luyện lớp mỏng dưới lớp hàn được làm nóng và dập tắt trong quá trình hàn.

Sau khi khuôn được sử dụng một thời gian, do tốc độ phun cao và sử dụng lâu ngày sẽ có cặn bám trên khoang và lõi. Những cặn này được hình thành do sự kết hợp của các chất tháo khuôn, tạp chất làm mát và một lượng nhỏ kim loại đúc dưới nhiệt độ và áp suất cao. Những cặn này khá cứng và bám chắc vào bề mặt khoang và lõi và rất khó loại bỏ. Khi loại bỏ cặn bẩn, chúng không thể được loại bỏ bằng cách đốt nóng bằng đèn hàn, điều này có thể dẫn đến việc tạo ra các điểm nóng cục bộ hoặc các điểm khử cacbon trên bề mặt của khuôn, do đó trở thành nguồn gốc của nứt nhiệt. Nên sử dụng phương pháp mài hoặc loại bỏ cơ học, nhưng không được làm hỏng các biên dạng khác, dẫn đến thay đổi kích thước.

Bảo dưỡng khuôn thường xuyên có thể giữ cho khuôn luôn trong tình trạng tốt. Sau khi khuôn mới được thử nghiệm, bất kể thử nghiệm có đủ tiêu chuẩn hay không, việc ủ giảm ứng suất phải được thực hiện trước khi khuôn được làm nguội đến nhiệt độ phòng. Khi khuôn mới được đúc 10.000 lần, khoang khuôn và đế khuôn phải được ủ ở 450 - 480 ℃, khoang khuôn phải được đánh bóng và thấm nitơ để loại bỏ ứng suất bên trong và các vết nứt nhẹ trên bề mặt khoang. Trong tương lai, khuôn phải được bảo dưỡng như cũ sau mỗi 12.000 ~ 15.000 lần đổ khuôn. Khi khuôn được sử dụng trong 50.000 lần khuôn, nó có thể được duy trì sau mỗi 25.000 đến 30.000 lần khuôn. Với phương pháp trên, tốc độ và thời gian nứt khuôn do ứng suất nhiệt có thể được làm chậm lại đáng kể.

Trong trường hợp bị xói mòn và nứt nẻ nghiêm trọng, việc xử lý thấm nitơ có thể được thực hiện trên bề mặt khuôn để cải thiện độ cứng và khả năng chống mài mòn của bề mặt khuôn. Tuy nhiên, độ cứng của chất nền thấm nitơ phải là 35-43HRC. Khi độ cứng thấp hơn 35HRC, lớp nitrided không thể kết hợp chắc chắn với chất nền. Sau một thời gian sử dụng, nó sẽ rơi ra thành từng mảng lớn. Nếu cao hơn 43HRC, dễ gây gãy các phần lồi của bề mặt khoang. Khi thấm nitơ, chiều dày của lớp thấm nitơ không được quá 0,15mm. Nếu nó quá dày, nó sẽ rơi ra ở bề mặt chia cắt và các góc sắc.

• Xử lý nhiệt khuôn

Việc xử lý nhiệt có đúng hay không liên quan trực tiếp đến tuổi thọ của khuôn. Do xử lý nhiệt không đúng quy trình và quy tắc quy trình, khuôn bị xước do biến dạng, nứt và ứng suất dư của quá trình nhiệt luyện làm cho khuôn không sử dụng được, chiếm tỷ lệ hỏng khuôn khoảng 50%.

Khoang khuôn đúc được làm bằng thép hợp kim chất lượng cao. Giá của những nguyên liệu thô này tương đối cao, cộng với chi phí chế biến và chi phí tổng hợp là rất cao. Nếu do nhiệt luyện không đúng cách hoặc chất lượng nhiệt luyện kém mà phế liệu hoặc tuổi thọ không đạt yêu cầu thiết kế thì sẽ gây thiệt hại lớn về kinh tế. Do đó, hãy chú ý những điểm sau trong quá trình xử lý nhiệt:

1.  Các vật rèn được tạo hình cầu và ủ trước khi được làm nguội đến nhiệt độ phòng.
2. Xử lý tôi và ủ bổ sung được thêm vào sau khi gia công thô và trước khi hoàn thiện. Để tránh độ cứng quá cao và gây khó khăn trong quá trình gia công, độ cứng được giới hạn ở mức 25-32HRC và quá trình tôi luyện giảm căng thẳng được sắp xếp trước khi hoàn thiện.
3. Cần chú ý đến quá trình khử cacbon và tăng cacbon trên bề mặt của khoang trong quá trình xử lý nhiệt. Khử trùng không đúng cách sẽ gây hư hỏng nấm mốc và các vết nứt mật độ cao; tăng carbon sẽ làm giảm khả năng chống mỏi nhiệt.
4. Khi thấm nitơ cần lưu ý không để vết dầu dính trên bề mặt thấm nitơ. Không được dùng tay chạm trực tiếp vào bề mặt đã làm sạch, và phải đeo găng tay để tránh bề mặt đã thấm nitrát bị dính dầu và gây ra lớp nitrát không đồng đều.
5.  Giữa hai quá trình xử lý nhiệt, khi nhiệt độ của quá trình trước giảm đến mức cảm ứng thì sẽ thực hiện quá trình tiếp theo, không được làm nguội đến nhiệt độ phòng.
6. Chú ý đến các điểm tới hạn Ac1 và AC3 của thép và thời gian giữ trong quá trình tôi nguội để ngăn Austenit bị thô. Khi ủ nên giữ nhiệt 20mm / h, số lần ủ nói chung là 3 lần. Khi có hiện tượng thấm nitơ, có thể bỏ qua lần ủ thứ ba.

Trên đây là một số hiểu biết và phân tích bề ngoài về HARSLE về làm thế nào để cải thiện tuổi thọ của khuôn đúc khuôn. Trong quá trình sản xuất thực tế, nhiều yếu tố ảnh hưởng đến tuổi thọ của khuôn đúc và liên quan đến nhiều khía cạnh. Làm thế nào để nâng cao tuổi thọ của khuôn đúc là một vấn đề phức tạp. Vấn đề toàn diện đáng được thảo luận và nghiên cứu thêm bởi các nhân viên chuyên môn và kỹ thuật.

Thời gian đọc ước tính: 11 phút