压铸模制造过程中产生的应力
这类应力根据加工类型分为冷加工和热处理所产生的应力。
(1)冷加工时产生的应力
冷加工时产生切削应力,这时应力可通过中间退火消除。切削热还会引起模具钢表层硬化。
(2)磨削时产生的应力
淬火钢磨削时易出现以下三种情况。
①磨削应力。由于磨削时产生应力,生成摩擦热,引起钢的表层强度下降,当这种应力超过钢的强度时,就会产生裂纹。
②产生软表层。由于摩擦热,使钢的表层回火甚至过回火(超过回火温度)和脱碳,从而生成一软表层,降低了热疲劳强度,容易导致热裂。
③磨削加工时,总会在压铸模型腔表面产生磨削应力,从而降低了有用的疲劳强度,也会导致早期裂纹。因此推荐精磨后,对4Cr5MoSiV1可采用加热至510~570℃,并以每25mm厚度保温60min进行消除应力退火。对3Cr2W8V可在420~440℃保温45~50min,并在锭子油中冷却15min,然后在苛性钠溶液中冷却15min。
(3)电火花加工的影响
在成型零件进行电火花加工时,其表面产生一富集电极元素和电介质元素的脆而硬的白亮层。白亮层往往应力较大且有裂纹。在压铸循环的热疲劳作用下,已存在的裂纹会扩大且易产生新的裂纹。解决这个问题的办法是:一方面控制电火花加工规范,包括电流强度和频率,在进行电火花精加工时,应采用高频率电流,这样可使白亮层减至最小程度;另一方面必须用抛光等方法去除白亮层,同时要进行回火处理,回火应在三级回火温度下进行。
(4)模具表面粗糙度的影响
模具表面的尖棱角不加修整,会产生应力集中,降低疲劳强度,从而导致过早热裂。
(5)热处理时产生的应力
热处理在压铸模制造中,往往被看成是决定性的阶段。据统计,由于热处理不当,造成压铸模早期失效占整个压帮模事故的44%左右。钢淬火时所产生的应力,实际上是冷却过程的热应力与相变时的组织应力叠加的结果。一般钢淬火后处于高应力状态,具有高硬度和强度,但很脆,实际上不能使用。而淬火应力是造成变形、开裂、磨削裂纹等缺陷的原因,同时也导致疲劳强度、冲击韧性下降。由于淬火钢的这些性质,因此必须进行回火。回火的目的一般为消除内应力,稳定组织,提高韧性,牺牲一点强度与硬度而得到较好的综合性能。回火往往是最后的热处理操作,它对钢的性能起着很大的作用。由于钢的导热限制,钢在加热到淬火温度时,必须经2~3次均热。同时加热速度也不应快,特别是含钨的钢导热性差,更应如此,否则会由于内、外温度差而产生应力,引起变形和裂纹。
钢在淬火前退火状态的良好程度对淬火后的组织有较大的影响。良好的退火组织应球化。这样,淬火组织为均匀的细马氏体。原始退火状态不是均匀的球化组织,淬火后则得到不良好的淬火组织。钢淬火时冷却速度慢,晶界上有中间转变产物。过高温度下淬火获得的粗马氏体,模具寿命是很有害的。钢加热时必须防止氧化、脱碳、脱碳层的疲劳强度是很低的。