“高档数控机床与基础制造装备”

开发新型压铸模具材料1.单件压铸产品数量增加2.压铸生产实施压铸压力增高3.压铸成型时间延长,如：挤压压铸4.压铸生产自动化使得压铸模具工作条件更加严酷现代工业对压铸模具的要求越来越高:PDFcreatedwithpdfFactorytrialversion理解压铸过程的基本知识金属材料内部传热形式——热传导热量钢材内部传导传热钢材表面对流传热辐射传热PDFcreatedwithpdfFactorytrialversion温度/温差oC应力N/mm2ΔΤYieldStengthLimiteofElastisity材料的屈服强度随温度升高而降低材料的破裂强度随温度升高而降低PDFcreatedwithpdfFactorytrialversion新型压铸模具材料——DIEVARPDFcreatedwithpdfFactorytrialversion压铸模具负荷特点:热负荷热应力负荷模具工作时温度模具温度分布1压铸模具负荷特点压铸模具所受机械外力：合模力与压铸压力，相对于热应力可以忽略。PDFcreatedwithpdfFactorytrialversion•最薄弱环节•镦粗蠕变:ü模具表面温度高ü材料强度最低ü温度剃度最大2•产生裂纹的环节•拉伸蠕变：Ø模具表面温度降低Ø材料强度提高Ø温度梯度减缓材料具有最低工作强度材料具有较高工作强度12压铸循环生产1压铸模具负荷特点拉应力压应力PDFcreatedwithpdfFactorytrialversion°C模拟加热及冷却曲线1压铸模具负荷特点PDFcreatedwithpdfFactorytrialversion°C354°C295°C384°C176°C147°C600°C560°C390°C1压铸模具负荷特点PDFcreatedwithpdfFactorytrialversionØ温度负荷（热负荷）Ø应力负荷（热应力或温差负荷）压铸模具的负荷1压铸模具负荷特点压铸件金属通过型腔表面把热量传递给模具。（在模具表面上非等量传递）模具表面把热量沿负温度梯度方向传递给冷却水道或环境。PDFcreatedwithpdfFactorytrialversion注意:模具表面的强度(HRc)与模具表面温度直接相关(TS）热负荷TS(maxi)（模具表面温度）的大小由以下因数决定:Ø压铸金属种类(Cu,Al,Zn)Ø压铸件重量大小Ø内置冷却系统(水冷/油冷)Ø压铸压力(热传导速率)Ø压铸周期Ø脱模剂实施(种类,时间,压力)热负荷大小1压铸模具负荷特点PDFcreatedwithpdfFactorytrialversion热应力负荷由以下诸因数决定:Ø热应力›TS(Tmax)–TC(Tmin)=ΔT，温度梯度›模具设计(冷却水道的位置)›压铸压力Ø可能结果:˜蠕变，裂纹进一步发展以及在模具拐角处裂纹的产生˜开裂与断裂应力负荷1压铸模具负荷特点模具温度分布PDFcreatedwithpdfFactorytrialversion=aXDTXED=TTmax-Tmin2蠕变与龟裂的开始sDT∝PDFcreatedwithpdfFactorytrialversion冷却水道与型腔表面拐角距离太近(这里仅仅12to15mm)温度梯度太大，应力太大错误设计1压铸模具负荷特点PDFcreatedwithpdfFactorytrialversion•如水冷，水温应当是40-50ºC•如暂时停机，请关掉冷却水•如模具已处于工作温度，请不要打开冷却水•施加脱模剂时模具表面温度应适当•施加脱模剂应有间隔•不亦使模具型腔过冷冷却水与脱模剂的使用方法1压铸模具负荷特点PDFcreatedwithpdfFactorytrialversion热负荷与应力负荷的作用结果•模具材料强度降低•超过断裂强度产生裂纹结果造成龟裂纹初始形成2蠕变与龟裂的开始高温温差应力PDFcreatedwithpdfFactorytrialversion起因热负荷,Ts(Tmax)热应力负荷，Ts(Tmax)-Tc(Tmin)=ΔT结果造成：每一压铸周期所产生的应变（塑性变形）累积形成龟裂纹2蠕变与龟裂的开始PDFcreatedwithpdfFactorytrialversion龟裂纹的产生是由于：l“低循环疲劳”这种重复式的塑性变形同时可称为：渐进式蠕变注意:这种塑性变形的累积是导致热龟裂的主因2蠕变与龟裂的开始PDFcreatedwithpdfFactorytrialversion在模具表面如果没有蠕变（塑性变形）就不会有热疲劳(即：没有热龟裂)2蠕变与龟裂的开始PDFcreatedwithpdfFactorytrialversion温度/温差oC应力N/mm2ΔΤYieldStengthLimiteofElastisity2蠕变与龟裂的开始材料的弹变极限随温度升高而降低材料的塑变极限随温度升高而降低热应力随温差的升高而升高PDFcreatedwithpdfFactorytrialversion压铸模具材料的蠕变(塑料变形)每一次压铸循环均使模具表面产生应变，而模具材料能够积累多少蠕变之后，才产生疲劳裂纹呢？由以下因数决定：1.模具材料吸收塑变的能力延展性越高越好2.模具材料的屈服强度硬度应高3.模具材料的高温强度红硬性应高-2蠕变与龟裂的开始PDFcreatedwithpdfFactorytrialversion模具材料的延展性(柔软性)越高，在模具型腔表面产生塑性裂纹之前，模具材料就能够吸收更多的塑性变形。BrittleDuctile塑性裂纹3材料延展性与初始龟裂前的压铸次数PDFcreatedwithpdfFactorytrialversion延展性是钢材内在质量问题。•一次碳化物的大小和多少•材料的纯净度•微观偏稀程度•模具氮化与否•模具电加工程度:与下列因素关系不大。•模具硬度（热处理）•材料的微观组织•晶粒大小3材料延展性与初始龟裂前的压铸次数PDFcreatedwithpdfFactorytrialversion尤其是对于压铸模具材料，材料必须具有足够的延展性以抗衡来自各不同方向上应力组合。只有高级模具材料才具备如此高的延展性.3材料延展性与初始龟裂前的压铸次数龟裂纹总是从最薄弱的环节开始PDFcreatedwithpdfFactorytrialversion延展性•材料的质量•硬度•红硬性表面条件•电加工•氮化•表面脱碳与增碳模具温度尽可能高的延展性是材料最佳抗龟裂性能的基本前提3材料延展性与初始龟裂前的压铸次数PDFcreatedwithpdfFactorytrialversion=延展性蠕变（每一次循环所产生塑性变形）N=在疲劳裂纹出现之前的模次FF3材料延展性与初始龟裂前的压铸次数PDFcreatedwithpdfFactorytrialversion材料的韧性与龟裂纹的发展当疲劳裂纹产生以后，在应力集中的作用下，裂纹向纵深扩展。裂纹扩展速度受材料韧性制约。PDFcreatedwithpdfFactorytrialversion裂纹进一步发展之前，在裂纹的前端位置材料能够吸收应力的能力。即材料阻止裂纹扩展的能力影响韧性的因数：热处理组织(越均匀越单一越好)硬度应当（低）4材料的韧性与龟裂纹的发展韧性PDFcreatedwithpdfFactorytrialversion韧性应是越高越好可以减缓裂纹的快速发展，或者阻止在拐角处裂纹的形成影响韧性的因素（假定相同钢材质量）热处理组织越均匀设计圆角越大硬度越高表面状态越差（粗电加工；氮化）模具温度提高4材料的韧性与龟裂纹的发展PDFcreatedwithpdfFactorytrialversion=韧性应力集中NCpr=裂纹发展前的模次4材料的韧性与龟裂纹的发展PDFcreatedwithpdfFactorytrialversion