一、在模具加工制造過程中
1、毛坯鍛造質量問題
有些模具只生產了幾百件就出現裂紋,而且裂紋發展很快。有可能是鍛造時只保證了外型尺寸,而鋼材中的樹枝狀晶體、夾雜碳化物、縮孔、氣泡等疏松缺陷沿加工方法被延伸拉長,形成流線,這種流線對以后的最后的淬火變形、開裂、使用過程中的脆裂、失效傾向影響極大。
2、在車、銑、刨等終加工時產生的切削應力,這種應力可通過中間退火來消除。
3、淬火鋼磨削時產生磨削應力,磨削時產生摩擦熱,產生軟化層、脫碳層,降低了熱疲勞強度,容易導致熱裂、早期裂紋。對H13鋼在精磨后,可采取加熱至510-570℃,以厚度每25mm保溫一小時進行消除應力退火。
4、電火花
加工產生應力。模具表面產生一層富集電極元素和電介質元素的白亮層,又硬又脆,這一層本身會有裂紋,有應力。電火花加工時應采用高的頻率,使白亮層減到最小,必須進行拋光方法去除,并進行回火處理,回火在三級回火溫度進行。
二、在壓鑄生產過程中
1、模溫
模具在生產前應預熱到一定的溫度,否則當高溫金屬液充型時產生激冷,導致模具內外層溫度梯度增大,形成熱應力,使模具表面龜裂,甚至開裂。
在生產過程中,模溫不斷升高,當模溫過熱時,容易產生粘模,運動部件失靈而導致模具表面損傷。
應設置冷卻溫控系統,保持模具工作溫度在一定的范圍內。
2、充型
金屬液以高壓、高速充型,必然會對模具產生激烈的沖擊和沖刷,因而產生機械應力和熱應力。在沖擊過程中,金屬液、雜質、氣體還會與模具表面產生復雜的化學作用,并加速腐蝕和裂紋的產生。當金屬液裹有氣體時,會在型腔中低壓區先膨脹,當氣體壓力升高時,產生內向爆破,扯拉出型腔表面的金屬質點而造成損傷,因氣蝕而產生裂紋。
3、生產過程
在每一個壓鑄件生產過程中,由于模具與金屬液之間的熱交換,使模具表面產生周期性溫度變化,引起周期性的熱膨脹和收縮,產生周期性熱應力。如澆注時模具表面因升溫受到壓應力,而開模頂出鑄件后,模具表面因降溫受到拉應力。當這種交變應力反復循環時,使模具內部積累的應力越來越大,當應力超過材料的疲勞極限時,模具表面產生裂紋。
三、模具處理過程中
熱處理不當,會導致模具開裂而過早報廢,特別是只采用調質,不進行淬火,再進行表面氮化工藝,在壓鑄幾千模次后會出現表面龜裂和開裂。
鋼淬火時產生應力,是冷卻過程中的熱應力與相變時的組織應力疊加的結果,淬火應力是造成變形、開裂的原因,固必須進行回火來消除應力。
