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目前,因為中國模具工業(yè)的迅猛發(fā)展,世界各國的優(yōu)秀模具用特種鋼在中國都有很好的巿常但由于使用時操作工藝存在問題,往往出現(xiàn)使用最合適的高級鋼種,取得的效果卻與使用中碳鋼差不多的現(xiàn)象。
最近幾年,國外在中國定制壓鑄模具及壓鑄件的勢頭很猛。但在制造過程中,有些壓鑄模具的型腔鋼材甚至僅使用千把模,就出現(xiàn)了開裂。這就造成好鋼沒有用好。
如何讓優(yōu)質(zhì)特種鋼發(fā)揮其本身優(yōu)勢,提高模具壽命和產(chǎn)品質(zhì)量呢？
下面就以日立金屬出品的SKD61,2344,8407等為例,根據(jù)自己的使用體會,和各位同仁交流一下使用心得。
SKD61是日立金屬提供給客戶用于壓鑄模具模芯制造用的常用熱模鋼材料,現(xiàn)在許多使用淬火注塑模的單位也使用此鋼材制作注塑模具。該鋼材有很好的強度、韌性及耐熱平衡性,切削性能也很好。未進(jìn)行熱處理時的硬度在HRC25-HRC28之間,加工過程中和使用過程中如果工藝得當(dāng),產(chǎn)品外形合理,制作的壓鑄模具一般使用壽命可以達(dá)到10萬?；蛞陨?。
首先談采購過程。一般應(yīng)到日立金屬專賣店進(jìn)貨,要求購買電渣重熔真空冶煉的鋼材。此種鋼材比同樣牌號的普通真空冶煉特種鋼的性能更好,因為它的同向性好,不易變形。兩者的價格相差人民幣20元/KG左右。專賣店會提供鋼材質(zhì)量保證書,在條件具備時,應(yīng)該將該材料的熱處理也要求專賣店承擔(dān),同時要求給予三次回火的服務(wù)（熱處理價格和運輸費用一并包含在采購貨款中）。
其次,談設(shè)計。我們現(xiàn)在的設(shè)計思路基本與日本的相同,即壓鑄模具的型腔基本上是采用鑲嵌的方法進(jìn)行制造,可以節(jié)省特種鋼。但在設(shè)計時務(wù)必要計算好剛性平衡點,以免為節(jié)省特種鋼而模具剛性不夠,造成模具壽命大幅下降。在設(shè)計時應(yīng)優(yōu)先考慮冷卻系統(tǒng)的設(shè)計和滑塊的工作可靠性,以保證模具使用壽命。其次是進(jìn)行模流分析,選擇最合適的流向、進(jìn)料口方案。在設(shè)計型腔時應(yīng)盡量避免在壓鑄時型腔內(nèi)應(yīng)力匯聚在相對薄弱的部位。
接下來,談加工過程。在加工過程中,首先是粗加工與半精加工。在此過程中,要注意加工過程的內(nèi)應(yīng)力積累。尤其是加工到后期,工件不應(yīng)有嚴(yán)重摔、砸,以免引發(fā)內(nèi)應(yīng)力造成潛在的裂紋。
然后送去熱處理。在真空爐內(nèi)應(yīng)該有較平緩的升溫過程,當(dāng)達(dá)到500-550℃時,有一個保溫過程；一般為第一段升溫時間的1.5倍。然后進(jìn)入第二段升溫,達(dá)到750-800℃時,應(yīng)有第二段升溫過程二倍的保溫時間,以確保加工過程中內(nèi)應(yīng)力的較好消除。接下來,在第三段升溫至1000-1050℃時,應(yīng)有第三段升溫的二倍的保溫時間以確保被加工鋼材的通體溫度均衡。淬火后風(fēng)冷至常溫,然后進(jìn)行第一次回火。當(dāng)然,最好是油冷,其金相狀態(tài)會適當(dāng)增加使用壽命。油冷時淬火件應(yīng)在不停流動的淬火油內(nèi)冷卻,以使其硬度均勻。
回火在二級升溫后至600℃時保溫,時間視工件大小及厚度而定。一般全過程為24小時或以上,出爐后油冷至常溫。此時的材料硬度應(yīng)該在HRC46-HRC52之間。
接下來是半精加工和精加工。完畢以后進(jìn)行第二次回火,此時材料硬度應(yīng)該在HRC44-HRC50之間。
壓鑄模具型腔應(yīng)該不允許焊接,因為即使預(yù)加溫后,用同種材料焊接,焊接后保溫,該部位的使用壽命不到正常壽命的三分之一。有時因為設(shè)計變更,不得不進(jìn)行型腔焊接,最好是退火、重新淬火后回火。即使這樣,其壽命最多達(dá)到正常壽命的一半。
滑塊。一般滑塊應(yīng)采用與型腔本體材料不同的材料,且硬度與型腔本體材料不同,以保證使用過程中只更換損耗的那一件。若能夠使用銅基石墨摩擦片則更好。此種工藝已迅速普及,因為滑塊與型腔一般不會損壞,只需更換摩擦片。
試模。試模時許多工廠為圖省事,往往不給模具接冷卻水,這是絕對不允許的。試模不接冷卻水將直接導(dǎo)致壓鑄模具使用壽命的嚴(yán)重降低。即使當(dāng)時看不見裂紋,在正常使用時必定會提前出現(xiàn)型腔裂紋。
在試模時,一定要注意,模溫不到時,只能逐步加壓。待模溫均勻達(dá)到規(guī)定時,注射壓力才能到位。
鋁或鋅液的溫度要按照規(guī)定參數(shù),擅自提高液溫也會損害模具。
使用期回火。一般新模具投入使用5000模后（包括試模次數(shù)）,要將型腔拆下進(jìn)行一次回火以消除內(nèi)應(yīng)力。然后正常使用至15000模左右再去回火。如果型腔表面出現(xiàn)裂紋后就別去回火了。
模具的養(yǎng)護(hù)。在模具使用后進(jìn)入庫存狀態(tài)時,應(yīng)放盡油和水后,在型腔內(nèi)涂防銹油,在滑動部位涂耐高溫機(jī)油,封閉冷卻系統(tǒng)和型腔以防銹蝕。
隨著模具工業(yè)的快速發(fā)展,許多新工藝也被使用到模具制作中來。例如真空噴涂陶瓷材料在進(jìn)料口所對的型腔部位,可以使該部位的壽命大大提高,保持型腔形狀和尺寸的精度,使模具整體壽命更加保持一致。我所知的有涂層為0.01毫米和0.001毫米兩種,也有型腔整體噴涂的。如果采用此工藝,型腔鋼材用一般熱模鋼就可得到高級熱模鋼的使用效果,大家不妨試用后再推廣。