压铸模浇注过程中的应力
在压铸时压铸模同时受到各种形式的冲击,如热、机械、化学和操作冲击,这些都是产生应力的根源。
(1)机械冲击
压铸过程引起的机械冲击,如侵蚀和机械应力,侵蚀首先使模具内浇口区损伤,机械冲击在50~150MPa压力内,低于模具中的热应力。
(2)热冲击——热应力、热疲劳与蠕变
除了机械冲击外,还有热冲击,它强烈影响模具寿命。合金液压射入型腔后,使型腔表面迅速升温,型腔表面温度可骤升到5500~650℃,致使与合金液接触处的热强度迅速降低,并产生热应力。在温差为200~500℃时,热应力可达到6000~1500MPa,这显然超过了模具材料在高温时的强度。模具表面周期性温度变化引起周期性的热膨胀和收缩,以及周期性热应力,而热应力正是引起热裂的原因。周期性热应力变化导致模具钢产生热疲劳和蠕变。
(3)韧性
压铸模用热作模具钢不仅需要足够的强度,而且还需要高的韧性,这是材料韧性断裂前积蓄塑性变形的能力。高的韧性有助于延长模具寿命,它能延迟初始热裂及其发展扩大。除了材料本身的高韧性,还有一点值得注意,即模具温度与其韧性的关系,温度升高有利于提高模具的韧性。因此,模具在工作前必须预热。模具预热既可提高韧性,又可降低温度梯度,在减小热应力。
为了消除浇注过程中热应力的集聚,往往在新模具投产压铸5000~10000次后进行一次消除应力处理,然后经20000~30000次压铸后再进行一次,以后第30000~40000次再进行处理。处理温度在第一级回火温度的20~40℃下,并保温数小时。另外,加热时要防止氧化,为此可以采用真空、保护气氛、盐浴或装箱(装入防氧化材料)进行。压铸模经过中间去应力退火,使用寿命可得到较大提高。