Как спроектировать форму для литья под давлением, чтобы продлить срок ее службы

Правильность конструкции формы для литья под давлением напрямую связана с выходом и качеством отливок, при этом следует учитывать также технологические факторы изготовления и производства. В этой статье подробно представлены вопросы, на которые следует обратить внимание на протяжении всего процесса, от проектирования изделия для литья под давлением до изготовления пресс-форм для литья под давлением.

1
Важность конструкции формы для литья под давлением

Форма для литья под давлением является одним из трех основных элементов производства литья под давлением. Форма правильной и разумной конструкции является предпосылкой для бесперебойного производства литья под давлением и играет важную роль в обеспечении качества отливок (скорости проходки машины). В связи с особенностями процесса литья под давлением правильный выбор различных параметров процесса является определяющим фактором получения качественных отливок, а форма является предпосылкой правильного выбора и регулировки различных параметров процесса. Конструкция пресс-формы, по сути, является всесторонним отражением различных факторов, которые могут возникнуть при производстве литья под давлением. Если конструкция формы разумна, в реальном производстве будет возникать меньше проблем, а скорость прохождения литейной машины будет высокой.

Напротив, конструкция пресс-формы неразумна. Например, при проектировании отливки сила охвата движущейся формы и фиксированной формы в основном одинакова, но система заливки в основном находится в фиксированной форме, а отливка помещается на машину для литья под давлением Guannan, где пуансон не может подавать материал после инъекции. Производство не может быть нормальным, и отливка все время прилипает к фиксированной форме. Хотя поверхность фиксированной полости формы очень чистая, из-за глубокой полости все равно возникает явление прилипания к фиксированной форме. Поэтому при проектировании формы необходимо всесторонне проанализировать структуру отливки, быть знакомым с процессом работы машины для литья под давлением, понимать возможность регулировки машины для литья под давлением и параметров процесса, освоить характеристики заполнения. в различных условиях и рассмотрите метод обработки формы, форму сверления и крепления, чтобы разработать практичную форму, отвечающую производственным требованиям.

2

Проблемы, на которые следует обратить внимание при проектировании пресс-форм для литья под давлением

Конструкция формы для литья под давлением в основном основана на форме литья под давлением. Однако конструкция и размер формы влияют на срок ее службы.

(1) Полость

Высокопрочная сталь очень чувствительна к мертвым углам и зазорам. Поэтому при проектировании полости формы изменения толщины стенок и ребер должны быть равномерными и плавными, а внутренний радиус галтели следует использовать как можно больше. Чтобы уменьшить вероятность эрозии металла и термической усталости вблизи литника, стенка полости, сердечник или вставка должны располагаться как можно дальше от литника.

(2) Канал охлаждающей воды

Канал охлаждающей воды должен быть расположен в таком положении, чтобы температура всей поверхности полости была как можно более однородной. С точки зрения охлаждения и механики поверхность трубы должна быть гладкой.

(3) Бегунок, ворота и перелив

Для получения наилучшего эффекта литья под давлением система охлаждения должна иметь определенный тепловой баланс с «горячей зоной» (литником, литником, переливом и полостью). Поэтому конструкция желоба, ворот и перелива очень важна. В труднозаполняемых частях полости следует установить перелив, обеспечивающий стекание литого под давлением металла к этим частям. В многоместной форме с одной формой и одинаковым размером все направляющие должны иметь одинаковую длину и площадь поперечного сечения, а заслонка и перелив также должны быть абсолютно одинаковыми. Расположение литника, а также толщина и ширина желоба имеют решающее значение для скорости впрыска металла. Конструкция литника должна позволять металлу плавно течь в каждую часть полости, а не впрыскиваться струйным способом. Слишком быстрый поток впрыскиваемого металла может вызвать эрозию формы.
3

Проблемы, на которые следует обратить внимание при производствеформы для литья под давлением

(1) Обрабатываемость

На обрабатываемость горячеобрабатываемых инструментальных сталей мартенситной системы в основном влияют неметаллические включения, такие как сульфид марганца, и твердость стали. Потому что производительность формы для литья под давлением можно улучшить за счет уменьшения содержания примесей в стали, таких как сера и кислород. Наилучшей структурой для резания является сфероидизированная ферритовая матрица с равномерным распределением хороших карбидов в сфероидизированном состоянии, что придает стали меньшую твердость. Обработка гомогенизацией придает металлу однородную обрабатываемость.

(2) Электроискровая обработка

Основной принцип электроискровой обработки заключается в разряде в непроводящей среде между графитовым или медным электродом (анодом) и сталью (катодом). Разрушение формы контролируется разрядкой. В ходе операции отрицательный электрод входит в сталь для получения желаемой формы. Температура поверхности стали при электроискровой обработке очень высока, что приводит к ее плавлению и испарению. На поверхности образуется хрупкий слой, который плавится, а затем затвердевает, за которым следует слой повторной закалки и слой отпуска. Электроэрозионная обработка отрицательно влияет на поверхностные свойства формы и разрушает технологические свойства стали. По этой причине в качестве профилактической меры применяют электроэрозионную обработку стали после закалки и отпуска и электроэрозионную обработку стали после отжига.

(3) Термическая обработка

После механической обработки необходима термообработка для достижения наилучшего предела текучести при высоких температурах, стойкости к отпуску, ударной вязкости и пластичности. Свойства стали контролируются температурой и временем закалки, скоростью охлаждения и температурой отпуска. Слишком медленная скорость охлаждения при закалке может снизить разрушительную вязкость стали. Быстрая скорость охлаждения, такая как закалка в ванне, может обеспечить лучшую структуру и, таким образом, обеспечить максимальный срок службы формы. В большинстве случаев более высокая скорость закалочного охлаждения используется, чтобы отдать приоритет сроку службы формы. Обезуглероживание может вызвать раннюю термическую усталость. Перед закалкой форму следует охладить до 50–70 ℃. Для получения удовлетворительной структуры необходим второй отпуск. Вторая температура отпуска должна определяться в соответствии с конечной твердостью, необходимой для формы.

(4) Стабильность размеров

Во время закалки и отпуска формы для литья под давлением обычно деформируются или скручиваются. Чем выше температура, тем больше деформация. Перед закалкой обычно выполняется определенный объем обработки, чтобы форму можно было довести до окончательного требуемого размера путем шлифования и других процессов после закалки и отпуска. Напряжение механической обработки, термическое напряжение и напряжение структурной деформации будут влиять на стабильность размеров. Поэтому в процессе литья под давлением следует уделять внимание температуре и скорости нагрева и закалки, чтобы можно было контролировать относительный диапазон деформации размера в пределах регулируемого диапазона.

4

Проектирование и изготовление пресс-форм для литья под давлением помогают продлить срок службы пресс-формы.

Срок службы формы для литья под давлением сильно зависит от конструкции и размера формы.форма для литья под давлением, тип сплава для литья под давлением, а также ремонт и обслуживание формы. Срок службы формы можно продлить путем правильной обработки до и после литья под давлением. Продлить срок службы формы можно несколькими способами:

(1) Правильный предварительный нагрев

Разница температур между поверхностью формы и расплавленным металлом не должна быть слишком большой. По этой причине обычно рекомендуется предварительный нагрев. Температура предварительного нагрева зависит от типа сплава для литья под давлением и обычно составляет от 150 ℃ до 350 ℃. Температура предварительного нагрева материала не должна быть слишком высокой, иначе форма будет повторно закалена во время литья под давлением из-за высокой температуры формы, особенно более тонкие ребра формы будут нагреваться очень быстро. Важно осуществлять предварительный нагрев постепенно и равномерно. Лучше всего использовать систему контроля нагрева с постоянной температурой.

(2) Правильное охлаждение

Температура формы контролируется каналом охлаждающей воды и разделительным составом на поверхность формы. Чтобы снизить риск термической усталости, охлаждающую воду можно предварительно нагреть примерно до 50°C. Также рекомендуется использовать систему охлаждения с постоянной температурой и не рекомендуется использовать охлаждающую воду с температурой ниже 20°C. Когда время простоя превышает несколько минут, поток холодной воды следует отрегулировать так, чтобы форма не остывала слишком быстро.

(3) Снятие стресса

Во время литья под давлением поверхность формы создает термическую деформацию из-за разницы температур. Эта повторяющаяся деформация вызовет остаточное напряжение на локальной поверхности формы. В большинстве случаев это остаточное напряжение является растягивающим напряжением, которое способствует термической усталости. Обработка для снятия напряжений уменьшит остаточное растягивающее напряжение формы, тем самым увеличивая срок ее службы. Поэтому мы рекомендуем снятие напряжения после периода испытаний в штампах, а затем снятие напряжения после 1000-2000 литья под давлением и 5000-10000 литья под давлением. Эту обработку можно повторять каждые 10 000–20 000 отливок под давлением до тех пор, пока в матрице не возникнет небольшая термическая усталость.

5

Заключение

Для дальнейшего повышения экономической выгоды от штампа необходимо стандартизировать термообработку. Помимо достижения наилучшего соответствия твердости и ударной вязкости посредством термической обработки, следует избегать чрезмерных изменений размеров и деформации. Наиболее важными факторами при термообработке являются температура закалки и скорость охлаждения. Меры предосторожности, такие как правильный предварительный нагрев и соответствующее снятие напряжений, еще больше продлят срок службы штампа. На каждом из этих этапов производства качество существенно меняется. Только добиваясь наилучшего качества в каждом производственном процессе, можно достичь наилучших результатов.

Использованная литература:

[1] Лю Вэньчуань. Некоторые проблемы проектирования сложных литейных форм [J]. Пресс-форма, 2014, (02)

[2] Юй Бо, Се Цзяньцин, Ван Тин. Состояние разработки и применение новой стали для пресс-форм для горячей обработки [J]. Технология и оборудование термообработки, 2015, 29(6)