1)選擇優(yōu)質(zhì)模具鋼。
2)良好的模具設(shè)計及制造工藝。
3)優(yōu)化的處理工藝。
4)使用過程中操作規(guī)范,維護與保養(yǎng)。
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1.模具材質(zhì)選擇
材質(zhì)選擇決定了模具的很多重要性能,如塑性、韌性、熱傳導(dǎo)性、淬透性、蠕變強度、高溫屈服強度、抗回火性、熱膨脹系數(shù)等。
1)材料在高溫下的塑性、強度及蠕變強度是決定裂紋產(chǎn)生程度的主要因素。材料的韌性則決定裂紋擴展的程度。
2)高的熱傳導(dǎo)性可降低模具的溫差,減少熱應(yīng)力。
3)低的熱膨脹系數(shù),意味著膨脹體積小,熱應(yīng)力積累小。
4)高的高溫屈服強度有利于對抗模具龜裂。
5)抗回火性是使模具有長時間的高溫抗軟化性能。
6)選擇優(yōu)質(zhì)的模具鋼,鋼的純度高和均勻性,雜質(zhì)少是耐用性關(guān)鍵。
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2.良好的模具設(shè)計
1)模具結(jié)構(gòu)要能滿足壓鑄工藝、加工性、熱處理以及使用要求。
2)結(jié)構(gòu)的合理性:結(jié)構(gòu)的合理性首先是澆注系統(tǒng)的合理設(shè)計,澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式和布局確定后,為模具的總體設(shè)計提供了基本依據(jù)。
3)模具壁厚:要充分考慮到模具的強度和剛度要求,當(dāng)模具壁厚不足,在高壓作用下型腔易變形,發(fā)生變形后,在容易引起應(yīng)力集中的尖角或圓角半徑很小處將開裂。
4)冷卻水道:冷卻水道的位置、間距、大小的合理設(shè)計,才能保證模具工作時保持在一個合理的、恒定的溫度范圍內(nèi),避免模具各部分因溫差大而產(chǎn)生熱變形。
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3.模具毛坯鍛造質(zhì)量
鍛造目的:
1)使碳化物均勻分布,提高鋼材的耐磨性、抗咬合能力,增強塑性變形抗力。
2)形成合理的流線分布。
有的模具只生產(chǎn)了幾百件鑄件就出現(xiàn)裂紋,而且裂紋發(fā)展很快,有可能是鍛造時只保證了外形尺寸,而內(nèi)部有缺陷。毛坯在鍛造壓延過程中,鋼材中樹枝狀晶體、夾雜碳化物、縮孔、氣泡、縮松等,沿加工方向被延伸拉長,則這種流線的存在可能會造成后續(xù)的淬火變形、開裂以及使用過程中脆裂。
采用先進的鍛造工藝多向鐓拔,使鍛造時變形均勻、容易鍛透,碳化物細(xì)碎,改善流線分布。
控制好始鍛溫度,獲得良好的塑性和變形抗力;控制好終鍛溫度,使晶粒不致長大或析出網(wǎng)狀碳化物;避免產(chǎn)生過大的內(nèi)應(yīng)力及鍛造裂紋。
毛坯鍛造后必須經(jīng)過球化退火處理,清除應(yīng)力;改善切削加工性能;細(xì)化晶粒以改善后續(xù)的淬火質(zhì)量。
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4.模具機械加工
1)模具加工精度直接影響模具壽命。模具各相對運動部分的配合精度差,型腔鑲塊松動等會加快模具的磨損。
2)型腔表面粗糙度低、有擦傷、劃線痕跡。易造成粘模,易產(chǎn)生熱疲勞裂紋擴展。
3)在車、銑等機加工時產(chǎn)生的切削應(yīng)力,可通過中間退火來消除。
4)淬火鋼磨削時產(chǎn)生磨削應(yīng)力。磨削時產(chǎn)生摩擦熱,產(chǎn)生軟化層、脫碳層,降低了熱疲勞強度,容易導(dǎo)致熱裂、早期裂紋。對H13鋼在精磨后,可采取加熱至510-570℃,以厚度每25 mm保溫一小時進行消除應(yīng)力退火。
5)電火花加工產(chǎn)生應(yīng)力。模具表面產(chǎn)生一層富集電極元素和電介質(zhì)元素的白亮層,又硬叉脆.這一層奉身會有裂紋,有應(yīng)力。電火花加工時應(yīng)采用高的頻率,使白亮層減到最小,必須用拋光方法去除,并進行回火處理。回火在三級回火溫度進行。