气缸套铸造模断裂失效的原因分析与防止措施

STL淮安仕泰隆国际工业博览城全球招商热线05178629999920线网址WWWSTLEPCOM；J；譬0、分J铸造模技术1、0、；_、00气缸套铸造模断裂失效的原因分析与防止措施严继斌武汉船舶职业技术学院湖北武汉430050【摘要】分析了气缸套铸造模断裂失效的原因，同时从模具材料、热处理工艺、模具结构、模具制造质量、模具使用等因素分析了对模具断裂失效的影响，并提出了相应的防止措施。关键词气缸套；铸造模；失效分析；防止措施中图分类号TG249；TG157文献标识码B文章编号1671350820101007376FAILUREANALYSISANDPREVENTIONMEASURESOFDIECASTINGDIEFORTHECYLINDER【ABSTRACT】ANALYZEDTHEFAILURECAUSEOFCYLINDERDIECASTINGDIE，FROMDIEMATERIALS，TREATMENTPROCESSANDDIESTRUCTURE，TOGETHERWITHTHEMANUFACTUREQUALITYANDDIEUSING，ANALYZEDTHEFAILUREANDPRESENTEDTHECORRESPONDINGMEASURESTOPREVENT。KEYWORDSCYLINDER；DIECASTINGDIE；FAILUREANALYSIS；PREVENTMEASURESL引言为获得稳定的内在质量和较高的生产效率，气缸套通常采用金属模离心铸造的方法生产制造。生产气缸套的金属模使用导热性能优良的普通灰铸铁材料。离心铸造生产中，金属模具频繁在载荷和冷热循环交替的T况条件下使用，常常会不同程度地产生横向、纵向裂纹或者在内表面产生龟裂、凹坑等，致其不能继续使用而报废。严重时发生断裂，造成人机损伤。在某种意义上讲，金属模具失效报废的主要原因是模裂。本文根据从事模具生产的经验，对气缸套金属模断裂失效的原因进行了分析，并提出了有效的防止措施，提高了金属模具的使用寿命。2气缸套金属模断裂失效的原因分析气缸套离心铸造中，金属模在浇铸机上高速运转，承受较大的载荷机械力作用。铁水于1300C左有浇人金属模中，模具受热，然后又采取一定的强制冷却方式水冷金属模，急冷急热，这样在模具的内外表面产生了组织上的变化，内外表面组织的奥氏体化和奥氏体冷却时向珠光体和铁索体转变的时间有差异，同时，珠光体受热会向铁素体转变FE3C珠光体一3FE仪C铁素体受热又被氧化2FEA022FE0石墨相也会氧化CO一C0T这些组织上的变化带来了组织应力”，而模具经受急冷急热，在内外表面造成较大的温差，给模具带来了很大的热应力。在组织应力和热应力没有得到消除时又循环使用，产生了热疲劳，从而导致模具萌生裂纹。通常模具裂纹产生于应力较大的部位，尤其是应力集中的部位如过渡处、刀痕等，细微裂纹逐渐向纵深发展，扩展到极限时严重削弱模具的承载能力而引起断裂失效。模具断裂主要是由于材料所受应力组织应力、热应力、机械应力等超出了固有强度而引起的。3影响金属模断裂失效的因素模具失效的主要形式有塑性变形、磨损、啃伤、疲劳与断裂等。其中断裂失效是模具最致命的失效形式之一，严重影响模具的使用寿命。模具从开始使用至失效的过程，称之为模具的使用寿命。模具的使用寿命取决于模具的正确设计、制造和使用，模具材料本身的特性及热处理的结果、材料的冶金质量等对模具的性能也有很大影响。8O模具制造2OL1年第L期STL昆山仕泰隆国际机械模具城全球招商热线05128618888820线网址WWWSTELONGCOM31模具材料的影响模具材料对模具寿命的影响是模具材料种类、化学成分、组织结构、硬度和冶金质量的综合反映。对模具寿命的影响是很大的。气缸套金属模采用导热性能优良的普通灰铸铁材料，制造成本低，生产周期短。热处理变形小，有一定的热脆性，硬度不高，切削性能好，便于加工制造，因而得到广泛的应用。灰铸铁化学成分如表1所示。表1灰铸铁化学成分但普通灰铸铁材料抗氧化性能、抗热疲劳能力及高温强度则显不足。同时，由于气缸套金属模的截面较大，冶金过程中常常会出现非金属夹杂、碳化物偏析和中间疏松等，比较容易形成裂纹源，从而引起模具断裂失效。32热处理工艺的影响模具的热处理包括粗加工后的消除应力退火、淬火与回火等。热处理的质量对模具的性能和使用寿命影响很大。淬火加热时温度过高，容易造成模具的过热、过烧，冲击韧度下降，导致模具的早期断裂。如果淬火温度过低，会降低模具的硬度、耐磨性及疲劳抗力，容易造成模具的塑性变形和磨损失效。淬火如果冷却速度过快或油温过低，模具容易产生淬火裂纹。如果回火温度太低，而且不够充分，将无法消除淬火过程中的残余应力，从而使模具的韧性降低，容易发生早期断裂。33模具结构的影响模具结构形式不合理将导致应力集中而断裂失效。模具的结构是根据气缸套的形状而设计的。气缸套截面变化时，反映在模具上的连接处不是平稳过渡。轮廓转角处存在棱角。这些都造成应力集中。同时，气缸套的截面变化较大，模具的设计不是对称结构，淬火时容易发生变形和开裂。34模具制造质量的影响模具经过切削加工制造而成。其加工表面的质量，会影响模具的耐磨性、断裂抗力、疲劳强度及热疲劳抗力等。切削加工时如果没有去除材料表面的脱碳层，将会降低模具的表面硬度，加剧模具淬裂的倾向。如果切削的表面粗糙，连接处不光滑，或留有尖角和加工刀痕，将萌生疲劳裂纹，造成模具疲劳失效。35模具使用的影响模具的使用与模具的使用寿命也有很大关系。金属模在浇铸机上高速运转，应平稳，不应跳动。模具跳动会出现石墨脱落，造成微裂纹的延展，进而发生开裂。模具使用前内表面没有清理干净，残留的杂物吸附在内表面，与铁水熔合后，容易形成粘模，局部冷却速度过快，造成局部开裂。4防止金属模断裂失效的措施4。1优选模具材料在离心铸造气缸套生产的工况条件下，要求模具有较高的高温强度、热稳定性、良好的抗氧化性能和抗热疲劳能力。模具材料的化学成分决定了模具的内在机械性能。普通灰铸铁导热性能十分优良，也能满足部分产品的使用。但其高温强度、抗氧化性能和抗热疲劳能力则显不足，模具的使用寿命受到了影响。合金元素的利用，将大大改善灰铸铁的各种性能。有关资料表明，适量添加铬、锰元素，同时降低硅量，可使模具有较强的抗氧化能力，耐热性能明显提高，在受热工况下，能有效地缩小温差，减缓材料受热时的热应力，使模具的使用寿命有较大幅度的提高。合金铸铁化学成分如表2所示。表2合金铸铁化学成分另外，通过提高材料的冶金质量，采取炉外精炼、电渣重熔等工艺，降低有害杂质、氧、氢和夹杂物的含量，有效改善材料的组织和致密度，提高材料的等向性和均匀性，减少偏析，可以更好地改善模具的组织和性能，提高模具的使用寿命。选择性能优良的模具材料，同时还要兼顾其工艺性和经济性。42优化热处理工艺1模具在淬火前必须进行消除内应力退火处理，消除内应力退火工艺为先慢100CCH后快150200H，加热至退火温度650680，保温4H后随炉冷却。2淬火时预热温度600650，保温1H，可促使碳化物分解，加热均匀，并且可以减少晶粒粗大的倾向。升温至830850，保温4H，为减少淬火变形，淬模具制造2O11年第1期8LSTL淮安仕泰隆国际工业博览城全球招商热线05178629999920线网址WWWSTLEPCORN“。I模具制造技术I模具磨床加工技术李建生，胡建明，王威山东龙威模具加工中心山东聊城252000【摘要】介绍了砂轮的切削原理及修整方法，以及磨床加工质量影响要素。分析了加工中出现的问题，并给出了相应解决办法。关键词砂轮；修整；磨床加工；问题分析；解决办法中图分类号TG58文献标识码B文章编号1671350820100949365MACHININGTECHNOLOGYOFDIEMOLDGRANDER【ABSTRACT】INTRODUCEDTHECUTTINGTHEORYANDDRESSINGGRINDINGMACHININGSUPERACEURATEMETHOD，ANDFACTORSAFFECTINGQUALITY，ANALYZEDTHEMACHININGPROBLEMS，ANDPRESENTEDTHECORRESPONDINGSOLUTIONKEYWORDSGRINDINGWHEEL；DRESSINGMETHOD；GRINDINGMACHINEPROCESSING；PROBLEMSANALYSIS；SOLUTION1引言磨床加工主要针对钢材和可磨削材料，纠正不规则形状，提高其平衡度和光洁度；加工时应预留适当加工量，以提高效率，减低成本；切削量粗磨火前应进行预冷，温度为780QC，方式为空冷，然后浸入80的油中冷却，至200OC时取出，立即进行回火。3回火温度450500C，回火时间3H，若回火时间和回火温度不足，应力不能全部消除。回火后应油冷至LO0左右，然后空冷，以减少回火脆性。43合理设计模具模具结构的合理设计，有利于防止变形和预防开裂。模具尽量设计成对称结构，避免截面形状突变，尽可能使截面过渡平缓。轮廓转角处应避免尖角和棱角，内圆角半径尽可能取最大值。44提高模具制造质量在模具加工制造过程中，必须严格保证模具尺寸形状精度，避免留下机加工刀痕。过度部分要平滑，不能有微小的裂纹，同时避免表面划伤，防止使用过程中出现应力裂纹。45合理使用维护模具正确的操作、使用和维护模具，有利于提高模具的使用寿命。使用过程中应注意保持模具的清洁，尤其是模具在使用前，内表面要清理干净；模具使用一段时间后，应作静平衡检测，必要时对模具进行修理，以保持内外圆的同轴度，防止模具变形，在高速运行中出现跳动；模具在使用前最好进行预热处理，以防止模具接触铁水后出现较大的温差，减缓材料受热时的热应力。5结束语热疲劳是气缸套金属模断裂失效的主要原因之一。选择模具材料的化学成分决定了模具的内在机械性能，冶金质量对模具的性能也有很大的影响。正确地设计、制造和使用模具，同时选择合理的热