压铸模具成型零件材料选用与热表处理课件

1、压铸模具成型零件的工作条件压铸模具成型零件的失效形式压铸模具成型零件材料的性能要求压铸模具成型零件材料选择原则压铸模具成型零件热处理工艺、设备的选用原则压铸模具成型零件热表处理案例 压铸模具成型零件选材与热表处理压铸模具成型零件选材与热表处理压铸模具成型零件的工作条件 压铸型工作温度高：与高温的液态金属接触，不仅受热时间长，而且受热温度高(压铸非金属时为400800，压铸钢铁材料时达1000 以上） 承受压力高（20-120Mpa） 。磨损和腐蚀：反复加热和冷却以及金属液流的高冲刷使压铸型产生磨损和腐蚀压铸模具成型零件的失效形式热疲劳龟裂损坏失效碎裂失效溶蚀失效压铸模具成型零件的失效形式 压铸

2、生产时，模具反复受激冷激热的作用，成型表面与其内部产生变形，相互牵扯而出现反复循环的热应力，导致组织成型二损伤和丧失韧性，引发微裂纹的出现，并继续扩展，一旦裂纹扩大，还有熔融的金属液挤入，加上反复的机械应力都使裂纹加速扩展。 为此，一方面压铸起始时模具必须充分预热。 另外，在压铸生产过程中模具必须保持在一定的工作温度范围中，以免出现早期龟裂失效。 同时，要确保模具投产前和制造中的内因不发生问题。 因实际生产中，多数的模具失效是热疲劳龟裂失效。 热疲劳龟裂损坏失效压铸模具成型零件的失效形式 在压射力的作用下，模具会在最薄弱处萌生裂纹，尤其是模具成型面上的划线痕迹或电加工痕迹未被打磨光，或是成型的

3、清角处均会最先出现细微裂纹，当晶界存在脆性相或晶粒粗大时，即容易断裂。 而脆性断裂时裂纹的扩展很快，这对模具的碎裂失效是很危险的因素。 为此，一方面凡模具面上的划痕、电加工痕迹等必须打磨光，即使它在浇注系统部位，也必须打光。 另外要求所使用的模具材料的强度高、塑性好、冲击韧性和断裂韧性均好。碎裂失效压铸模具成型零件的失效形式 常用的压铸合金有锌合金、铝合金、镁合金和铜合金，也有纯铝压铸的，Zn、Al、Mg是较活泼的金属元素，它们与模具材料有较好的亲和力，特别是Al易咬模。 当模具硬度较高时，则抗蚀性较好，而成型表面若有软点，则对抗蚀性不利。 但在实际生产中，溶蚀仅是模具的局部地方，例内浇口直接

4、冲刷的部位（型芯、型腔）易出现溶蚀现象，以及硬度偏软处易出现铝合金的粘模.溶蚀失效压铸模具成型零件材料的性能要求 为保证压铸模具达到使用要求，并满足工艺性能等要求，对压铸模具材料的基本要求有如下几项： 压铸模具材料应具有良好的可锻性、可加工性及可磨削性，以便于加工，保证加工精度并降低成本。 在高温下应具有较高的热硬性、高温强度、高温硬度和冲击韧度。 具有良好的导热性和抗疲劳性；高的导热性可减小温度梯度，从而减小热应力。压铸模具成型零件材料的性能要求 为保证压铸模具达到使用要求，并满足工艺性能等要求，对压铸模具材料的基本要求有如下几项： 热膨胀系数小，以减小热应力。这主要取决于金相组织的类型。组

5、织为马氏体、贝氏体和铁素体的钢通常具有相同的热膨胀系数，而奥氏体钢的热膨胀系数要大得多。 具有高的耐磨性和耐冲蚀性。 具有良好的淬透性、淬硬性和较小的热处理变形率。 压铸模具成型零件材料的性能要求 为保证压铸模具达到使用要求，并满足工艺性能等要求，对压铸模具材料的基本要求有如下几项： 应具有较高的热屈服强度。当温度循环一定时，热屈服强度决定着塑性变形的大小。由于热裂是由热疲劳造成的，而塑性变形控制着疲劳破坏的程度，所以，热屈服强度高，意味着塑性变形小，从而热疲劳破坏程度低。因此具有较高热屈服强度的模具材料能很好地抵抗热裂纹的产生。 具有较高的抗回火稳定性。如果模具材料开始时热屈服强度较高，使用

6、时，由于接触高温逐渐软化，这样塑性变形幅度增大，热裂破坏加快。所以，模具抵抗高温软化的能力很重要，模具材料应具有较高的抗回火稳定性。压铸模具成型零件材料的性能要求 为保证压铸模具达到使用要求，并满足工艺性能等要求，对压铸模具材料的基本要求有如下几项： 具有较高的蠕变强度。抵抗高温和机械负荷联合作用的能力，称为蠕变强度。与抗回火性有关的软化由于受到机械负荷的作用而被加快了，这时便发生入蠕变现象。实验证明，温度恒定而机械负荷循环变化也能引起热裂。如果温度足够高而塑性变形幅度小，即抗回火性好，这时发生的热裂便是由于蠕变现象造成的。 具有较好的伸长率。材料的伸长率是在不开裂的抵抗塑性变形的能力。在热疲

7、劳破坏的初期，对于给定的热屈服强度、温度循环和材料的伸长率决定着不产生裂纹的循环使用次数。在裂纹的成长阶段伸长率的影响减小。材料内部的夹渣和偏析对伸长率的影响很大。压铸模具成型零件材料的选用原则 所选用的材料应满足模具的使用性能要求： 这主要从工作条件、模具成型、产品形状、产品尺寸、生产批量等方面加以综合考虑，以确定材料应具有的综合性能。 凡形状复杂、尺寸精度要求高的模具，应选用高难度的材料；对于承受大载荷的模具，应选用高强度的材料； 对于承受强烈摩擦和磨损的模具，应选用高硬度，耐磨性好的材料； 对于承受冲击载荷大的模具，应选用韧性好的材料。首先应保证压铸模具材料的使用性能压铸模具成型零件材料

8、的选用原则压铸模具材料的加工工艺性 所选用的材料应具有良好的加工工艺性能。 这是指压铸模具材料一般应具有良好的可锻性、可加工性、可磨削性及热处理等性能。 对于尺寸较大、精度要求较高的重要模具，还要求具有较好的淬透性、较低的过热敏感性以及较小的氧化脱碳和淬火变形倾向等。 压铸模具材料的经济性 所选用的材料要考虑到其经济性。 在满足上述几项要求的情况下，选用的材料应尽可能考虑到价格低廉、来源广泛、供应方便等因素。 压铸模具成型零件材料的选用原则良好的可锻性和切削性能。具有较高的高温强度、高温硬度、抗回火稳定性和冲击韧度。良好的导热性和抗冷热疲劳性。具有足够的抗高温氧化性。热膨胀系数小，以保证铸件的

9、尺寸精度和模具配合部位的精度。具有高的耐磨性和良好的抗蠕变性。良好的淬透性和较小的热处理变形率。压铸模具成型零件材料的选用原则压铸模具成型零件材料热处理工艺、设备的选用原则表表1 1 压铸模具常用材料及热处理要求压铸模具常用材料及热处理要求模具类型常用类型热处理工艺硬度HRC铝合金压铸模具4CrMoSiV1、3Cr2W8V、4Cr5Mo2MnSiV1淬火+回火4555锌合金压铸模具CrWMn、30CrMnSi、5CrNiMo、4Cr5MoSiV1、3Cr2W8V淬火+回火4755铜合金压铸模具3Cr2W8V、3Cr3Mo3V、3Cr2W9Co5V、3Cr3Mo3Co3V淬火+回火3141黑色金属压铸模具3W23Cr4MoV、3Cr2W8V、TZM合金、铬锆钒铜合金渗铝等，不热处理压铸模具成型零件材料热处理工艺、设备的选用原则表表2 2 压铸模具成型零件常用材料及热处理要求压铸模具成型零件常用材料及热处理要求零件名称压铸合金热处理要求（硬度HRC）锌合金铝、镁、铜合金压铸锌合金压铸铝合金、压铸镁合金压铸铜合金型腔镶块