壓鑄模澆注過程中的應力
在壓鑄時壓鑄模同時受到各種形式的沖擊,如熱、機械、化學和操作沖擊,這些都是產生應力的根源。
(1)機械沖擊
壓鑄過程引起的機械沖擊,如侵蝕和機械應力,侵蝕首先使模具內澆口區損傷,機械沖擊在50~150MPa壓力內,低于模具中的熱應力。
(2)熱沖擊——熱應力、熱疲勞與蠕變
除了機械沖擊外,還有熱沖擊,它強烈影響模具壽命。合金液壓射入型腔后,使型腔表面迅速升溫,型腔表面溫度可驟升到5500~650℃,致使與合金液接觸處的熱強度迅速降低,并產生熱應力。在溫差為200~500℃時,熱應力可達到6000~1500MPa,這顯然超過了模具材料在高溫時的強度。模具表面周期性溫度變化引起周期性的熱膨脹和收縮,以及周期性熱應力,而熱應力正是引起熱裂的原因。周期性熱應力變化導致模具鋼產生熱疲勞和蠕變。
(3)韌性
壓鑄模用熱作模具鋼不僅需要足夠的強度,而且還需要高的韌性,這是材料韌性斷裂前積蓄塑性變形的能力。高的韌性有助于延長模具壽命,它能延遲初始熱裂及其發展擴大。除了材料本身的高韌性,還有一點值得注意,即模具溫度與其韌性的關系,溫度升高有利于提高模具的韌性。因此,模具在工作前必須預熱。模具預熱既可提高韌性,又可降低溫度梯度,在減小熱應力。
為了消除澆注過程中熱應力的集聚,往往在新模具投產壓鑄5000~10000次后進行一次消除應力處理,然后經20000~30000次壓鑄后再進行一次,以后第30000~40000次再進行處理。處理溫度在第一級回火溫度的20~40℃下,并保溫數小時。另外,加熱時要防止氧化,為此可以采用真空、保護氣氛、鹽浴或裝箱(裝入防氧化材料)進行。壓鑄模經過中間去應力退火,使用壽命可得到較大提高。