鋁合金壓鑄模具參閱文獻總結

參閱鋁合金壓鑄模具相關文獻重點內容彙總

一、工作條件及模具材料應具有的效能

1、鋁合金壓鑄模具屬於熱作模具，熱作模具在工作時承受巨大的衝擊力、壓應力、張應力、彎曲應力。

2、模具型腔與高溫金屬接觸後，本身溫度可達300-400攝氏度，區域性溫度可達到500-600攝氏度,甚至更高。

3、經常受到空氣、油、水的反覆冷卻。在時冷時熱的苛刻條件下，型腔會產生龜裂。

4、炙熱金屬在型腔內變形產生劇烈摩擦，會降低模具型腔的精度。

因此，熱作模具鋼應具有良好的強熱性、導熱性、耐腐蝕性、熱疲勞性、耐磨性、硬度、韌性、耐腐蝕性,以及較高的淬透性。

二、失效形式

1、熱裂

熱裂紋通常形成於模具型腔表面或內部熱應力集中處，當裂紋形成後，應力重新分布，裂紋發展到一定長度時，由於塑性應變而產生應力鬆弛使裂紋停止擴充套件。隨著迴圈次數的增加，裂紋尖端附近出現一些小孔洞並逐漸形成微裂紋，與開始形成的主裂紋合併，裂紋繼續擴充套件，最後裂紋間相互連線而導致模具失效。

2、整體脆斷

整體脆斷是由於偶然的機械過載或熱過載導致模具災難性斷裂。材料的塑韌性是與此現象相對應的最重要的力學效能。材料中有嚴重缺陷或操作不當,會引起整體脆斷。

3、侵蝕或沖刷

這是由於機械和化學腐蝕綜合作用的結果,熔融鋁合金高速射入型腔,造成型腔表面的機械磨蝕。同時,金屬鋁與模具材料生成脆性的鐵鋁化合物,成為熱裂紋新的萌生源。此外,鋁充填到裂紋之中與裂紋壁產生機械作用,並與熱應力疊加,加劇裂紋尖端的拉應力,從而加快了裂紋的擴充套件。

提高材料的高溫強度和化學穩定性有利於增強材料的抗腐蝕能力。

三、鋁合金壓鑄模具材料

熱作模具剛分為三類：

1、高韌性熱作模具鋼，一般適用做鍛造模具鋼。

2、高熱強鋼，如：3gr2w8v、5gr4mo2w2siv。宜用作熱擠壓模具、壓鑄模具。

3、強熱兼備熱作模具鋼，如：h13（4gr5mov1si）。宜用做熱鍛模具，熱擠壓模具，壓鑄模具等。

目前一般熱作模具鋼為h13、3gr2w8v。下面詳盡說明這兩種材料：

h13：有較高的韌性，和耐冷熱疲勞效能，不易產生疲勞裂紋，即使產生也較小較細，且不易擴散。具有較高的熱強性，韌性。

可用於模具型腔溫公升不高於600攝氏度的壓鑄模具材料。上世紀70年代後，這種材料廣泛應用於鋁合金壓鑄模具材料。

3gr2w8v：此材料屬於中耐熱韌性模具鋼，含有較多的gr、mo、w、v等碳化物形成元素，另外其含碳量較低。因此有更好的淬透性（含gr多），與h13相比在中溫條件下，有更好的熱強性、熱疲勞性、高韌性和一定的耐磨性。

除傳統材料外，近些年有些新型材料應用到鋁合金壓鑄模具。如：辰卓實業****開發的馬氏體時效鋁合金壓鑄專用材料h1505，與h13不同之處是，該材料通過處理大大降低了c元素含量，其硬度是通過新增的合金元素和來保證，不是c元素。

據稱其壽命是h13的2-3倍，但其**相對較高。

再如：新型高效能壓鑄模具鋼hhd，其特點是優化冶煉、鍛造及預處理工藝，且與h13相比增加了mo、gr合金元素含量。具體元素含量如下圖：

通過實驗證明，hhd鋼材的部分效能已經達到國際先進磨具材料水平。

四、延長模具壽命措施

在模具初步成型後，需要對模具進行熱處理，如淬火、退火等，以及表面強化處理，如：滲氮、滲碳和碳氮共滲。以延長模具壽命。

目前針對鋁合金壓鑄模具表面處理新型的技術有：

1、滲鋁氧化處理：

基體為h13熱作模具鋼，通過滲鋁氧化處理，在試樣表面形成了15.8-1488.4um的滲鋁層，其主要成分為fe-al合金，電子探針分析得知鍍層主要合金成分為：fe3al5。

實驗證明，滲鋁氧化處理後，表層氧化膜不與鋁液濕潤，基體抗粘性提高。提高了模具的耐磨性、耐腐蝕性、熱穩定性及抗粘性。有利於延長模具壽命。

2、表面塗層材料：

(1)超微中程奈米科技****（蘇州）利用pvd技術將氮化鉻鋁（craln）作為壓鑄模具的塗層材料。氮化鉻鋁：具有高硬度、耐磨、與基體結合良好的抗高溫氧化性，其最高耐溫達1100攝氏度。

塗層厚度2-8um，使用該塗層材料能夠很好的改善熱疲勞、熱侵蝕，延長模具壽命達2-3倍。

(2)硼化鋯+鈷（zrb2+co）粉末塗層

該合金塗層可以提高壓鑄模具型腔的耐腐蝕性、耐磨性、抗熱疲勞效能。通過雷射熔覆的方式將混合粉末與模具型腔結合。