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鋅合金壓鑄才剛開始量產(chǎn),壓鑄模具為啥就斷裂了

來源: 譽(yù)格壓鑄    人氣:4396    發(fā)布時間: 2021-03-05 

在壓鑄模具設(shè)計中,尤其是凸模由于結(jié)構(gòu)特點(diǎn),最易受損!

壓鑄模具高度尺寸為300mm,材質(zhì)為Cr12MoV,使用硬度為HRC58~62,加工工藝流程為下料→鍛造→車加工→攻絲→熱處理→回火→磨削。該壓鑄模具在首次投入使用中,鋅合金壓鑄的工件達(dá)到300時,突然斷裂。

鋅合金壓鑄才剛開始量產(chǎn),壓鑄模具為啥就斷裂了

現(xiàn)場檢查

壓鑄模具斷裂以后,根據(jù)凸模斷裂的原因進(jìn)行現(xiàn)場分析檢查,檢查了凸凹模間隙、模具壓力機(jī)的工作臺與導(dǎo)軌的垂直度、模具的安裝等方面,結(jié)果表明,一切指標(biāo)正常。因此初步懷疑凸模內(nèi)部組織或熱處理有問題。


檢驗分析

(1)硬度檢驗 在現(xiàn)場用手持式里氏硬度計對斷裂凸模進(jìn)行硬度試驗,結(jié)果顯示硬度符合要求。

(2)化學(xué)成分分析 從失效件取樣作化學(xué)成份分析,結(jié)果化學(xué)成份符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對Cr12MoV的要求。

(3)斷口觀察 斷口較為齊平,色澤灰亮,組織顆粒比較粗大,斷口處無塑性變形,匹配斷面能良好地吻合一致,在斷裂面靠近中心孔處有滲油現(xiàn)象。用20倍放大鏡檢查,發(fā)現(xiàn)在滲油處有微裂紋出現(xiàn),用線切割將斷裂凸模沿軸向割開,一分為二,發(fā)現(xiàn)中心孔表面有細(xì)小軸向裂紋。

(4)金相檢查 在斷裂凸模靠近心部1/4處取樣,磨削拋光,用4%硝酸酒精浸蝕,在100倍顯微鏡下觀察碳化物的不均勻度,發(fā)現(xiàn)有嚴(yán)重的網(wǎng)狀碳化物存在,共晶碳化物呈變形網(wǎng)狀分布,如圖2所示,網(wǎng)狀碳化物級別大約為6級。在500倍下觀察,金相檢查為回火馬氏體、網(wǎng)狀碳化物及殘留奧氏體組織。

(4)原材料組織分析 對生產(chǎn)該凸模用的Cr12毛坯原材料進(jìn)行取樣分析,結(jié)果表明:原村料內(nèi)部碳化物組織為4級,符合GB1299-85模具鋼標(biāo)準(zhǔn)。

(5)熱加工工藝檢查 檢查壓鑄工藝記錄,溫度為:預(yù)熱溫度750oC,加熱溫度1080~1120oC,合模溫度1080oC,出模溫度870oC左右,冷卻方式為氣冷。壓鑄時,采取的是三向循環(huán)壓鑄方法,即采用多方向、多次數(shù)的反復(fù)鐓粗與拔長的方法,壓鑄比大于2。以上記錄顯示壓鑄工藝沒有問題。

另外熱處理工藝為:加熱溫度1020±10oC,油冷,200oC回火二次。熱處理工藝亦屬正常。


斷裂原因探討

(1)網(wǎng)狀碳化物形成原因

由于網(wǎng)狀碳化物的形成只與壓鑄工藝有關(guān),與熱處理無關(guān),但記錄顯示壓鑄工藝是正確的,檢查控溫儀表一切正常,因此初步分析網(wǎng)狀碳化物的形成與空氣錘噸位選擇有關(guān)。再次檢查壓鑄工藝記錄,發(fā)現(xiàn)設(shè)備噸位選擇為250Kg空氣錘,而非平常要求的750Kg空氣錘,經(jīng)了解,原來壓鑄那天750Kg空氣錘出現(xiàn)了故障,于是就用250Kg空氣錘代用。由于引伸凸模是由Φ195的坯料改鍛而成,材料厚實(shí)且重量較大,而250Kg空氣錘噸位偏小,打擊能量不足,鍛打不深不透,僅表面層以下較淺深度發(fā)生了足夠的變形,經(jīng)過多次加熱后,心部質(zhì)量得不到改善,反而惡化,從而導(dǎo)致心部產(chǎn)生嚴(yán)重的網(wǎng)狀碳化物。

(2)軸向裂紋產(chǎn)生原因

由于拉伸凸模中間有螺孔,在淬火時,螺孔內(nèi)壁冷速最慢,這樣在內(nèi)表面組織應(yīng)力引起的切向拉應(yīng)力就很大。另外,原始組織中碳化物呈網(wǎng)狀分布,造成脆性增大,淬火時,內(nèi)應(yīng)力不能為材料塑變抵消,引起淬火裂紋。

(3)凸模斷裂原因

綜上所述,嚴(yán)重的網(wǎng)狀碳化物和細(xì)小的軸向裂紋是導(dǎo)致凸模在使用過程中突然斷裂的原因。

結(jié)語

Cr12MoV屬于萊氏體鋼,鋼水結(jié)晶時析出的共晶碳化物極為穩(wěn)定,常規(guī)熱處理無法細(xì)化。在較大規(guī)格的鋼材中,一般仍會殘留明顯的帶狀或網(wǎng)狀堆聚的碳化物,對淬火變形、開裂、力學(xué)性能和壓鑄模具壽命影響很大。

為了阻止產(chǎn)生軸向裂紋,在淬火時,可以采取先冷卻內(nèi)孔,再整體淬火的熱處理工藝,這樣可以避免軸向裂紋的產(chǎn)生。

標(biāo)簽: 鋅合金壓鑄
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