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一．模具損壞分析 在壓鑄生產(chǎn)中，模具損壞最常見的形式是裂紋、開裂。應(yīng)力是導(dǎo)致模具損壞的主要原因。熱、機械、化學、操作沖擊都是產(chǎn)生應(yīng)力之源，包括有機械應(yīng)力和熱應(yīng)力，應(yīng)力產(chǎn)生于： １．在模具加工制造過程中 １）毛坯鍛造質(zhì)量問題 有些模具只生產(chǎn)了幾百件就出現(xiàn)裂紋，而且裂紋發(fā)展很快。有可能是鍛造時只保證了外型尺寸，而鋼材中的樹枝狀晶體、夾雜碳化物、縮孔、氣泡等疏松缺陷沿加工方法被延伸拉長，形成流線，這種流線對以后的最后的淬火變形、開裂、使用過程中的脆裂、失效傾向影響極大。 ２）在車、銑、刨等終加工時產(chǎn)生的切削應(yīng)力，這種應(yīng)力可通過中間退火來消除。 ３）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25mm保溫一小時進行消除應(yīng)力退火。 ４）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，又硬又脆，這一層本身會有裂紋，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，必須進行拋光方法去除，并進行回火處理，回火在三級回火溫度進行。 ２．模具處理過程中 熱處理不當，會導(dǎo)致模具開裂而過早報廢，特別是只采用調(diào)質(zhì)，不進行淬火，再進行表面氮化工藝，在壓鑄幾千模次后會出現(xiàn)表面龜裂和開裂。 鋼淬火時產(chǎn)生應(yīng)力，是冷卻過程中的熱應(yīng)力與相變時的組織應(yīng)力疊加的結(jié)果，淬火應(yīng)力是造成變形、開裂的原因，固必須進行回火來消除應(yīng)力。 ３．在壓鑄生產(chǎn)過程中 １）模溫 模具在生產(chǎn)前應(yīng)預(yù)熱到一定的溫度，否則當高溫金屬液充型時產(chǎn)生激冷，導(dǎo)致模具內(nèi)外層溫度梯度增大，形成熱應(yīng)力，使模具表面龜裂，甚至開裂。 在生產(chǎn)過程中，模溫不斷升高，當模溫過熱時，容易產(chǎn)生粘模，運動部件失靈而導(dǎo)致模具表面損傷。應(yīng)設(shè)置冷卻溫控系統(tǒng)，保持模具工作溫度在一定的范圍內(nèi)。 ２）充型 金屬液以高壓、高速充型，必然會對模具產(chǎn)生激烈的沖擊和沖刷，因而產(chǎn)生機械應(yīng)力和熱應(yīng)力。在沖擊過程中，金屬液、雜質(zhì)、氣體還會與模具表面產(chǎn)生復(fù)雜的化學作用，并加速腐蝕和裂紋的產(chǎn)生。當金屬液裹有氣體時，會在型腔中低壓區(qū)先膨脹，當氣體壓力升高時，產(chǎn)生內(nèi)向爆破，扯拉出型腔表面的金屬質(zhì)點而造成損傷，因氣蝕而產(chǎn)生裂紋。 ３）開模 在抽芯、開模的過程中，當某些元件有形變時，也會產(chǎn)生機械應(yīng)力。 ４）生產(chǎn)過程 在每一個壓鑄件生產(chǎn)過程中，由于模具與金屬液之間的熱交換，使模具表面產(chǎn)生周期性溫度變化，引起周期性的熱膨脹和收縮，產(chǎn)生周期性熱應(yīng)力。如澆注時模具表面因升溫受到壓應(yīng)力，而開模頂出鑄件后，模具表面因降溫受到拉應(yīng)力。當這種交變應(yīng)力反復(fù)循環(huán)時，使模具內(nèi)部積累的應(yīng)力越來越大，當應(yīng)力超過材料的疲勞極限時，模具表面產(chǎn)生裂紋。 二．預(yù)防模具損傷的措施 １．良好的鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計 鑄件壁厚盡可能均勻，避免產(chǎn)生熱節(jié)，以減少模具局部熱量集中產(chǎn)生的熱疲勞。鑄件的轉(zhuǎn)角處應(yīng)有適當?shù)蔫T造圓角，以避免模具上有尖角位導(dǎo)致應(yīng)力產(chǎn)生。 ２．合理的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 １）模具中各元件應(yīng)有足夠的剛度、強度，以承受壓力而不變形。模具壁厚要足夠，才能減少變形。 ２）澆注系統(tǒng)設(shè)計盡量減少對型芯沖擊、沖蝕。 ３）正確選擇各元件的公差配合和表面粗糙度。 ４）保持模具熱平衡。 ３．規(guī)范熱處理工藝 通過熱處理可改變材料的金相組織，保證必要的強度、硬度、高溫下尺寸穩(wěn)定性、抗熱疲勞性能和材料切削性能。 正確的熱處理工藝，才會得到最佳的模具性能，而鋼材的性能是受到淬火溫度和時間、冷卻速度和回火溫度控制。 ４．壓鑄生產(chǎn)過程控制 １）溫度控制：模具的預(yù)熱溫度和工作溫度；合金澆注溫度，在保證成型良好前提下，用較低的澆注溫度。 ２）合理的壓鑄工藝：比壓、充填速度。 ３）調(diào)整機器的鎖模力，使模具受力均勻。注意清掃模具表面的殘削碎片，以免合模時這些多余物使模具表面受力不均勻，引起變形。 ４）對合金熔煉嚴格控制，減少金屬液中氣體。 ５．模具的維護與保養(yǎng) １）定期消除應(yīng)力 從前面的分析可知，模具內(nèi)部積累的應(yīng)力導(dǎo)致表面龜裂，因此在出現(xiàn)龜裂以前及時消除應(yīng)力，使熱疲勞裂紋在未出現(xiàn)的孕育期內(nèi)消除，可以有效提高模具壽命。 每產(chǎn)生一定數(shù)量模次后進行消除應(yīng)力 鋁合金壓鑄模：第一次在5000－10000模次進行 第二次在20000－30000模次進行 第三次在40000模次進行 消除應(yīng)力回火：560℃保溫2－3h，隨爐冷至400－450℃出爐空冷。 除了用熱處理的方法消除應(yīng)力，還有一種新技術(shù)，振動去除應(yīng)力系統(tǒng)。對模具接上振動饋入器，對模具進行振動饋入處理，30－50分鐘，可將模具內(nèi)應(yīng)力完全去除，其工作原理是：每種金屬均有其固定的共振曲線，當零件有內(nèi)熱應(yīng)力的時候，共振曲線并不落在其自然狀態(tài)下應(yīng)處的位置。如果將能量以一精確的頻率饋入零件時，金屬會將能量吸收，使內(nèi)部應(yīng)力重新分布，應(yīng)力得以去處。 ２）模具修補 a．氬弧焊 作好模具表面清潔，焊條除濕預(yù)熱，開出適當u型槽，模具均勻預(yù)熱到馬氏體溫度以上60－100℃，焊接過程保持恒溫，以避免焊縫開裂的危險。焊接后進行去應(yīng)力回火，可消除焊縫應(yīng)力。 b．用火花涂復(fù)機焊補裂紋（新技術(shù)應(yīng)用）
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