對國內(nèi)外的壓鑄模具生產(chǎn),新工藝發(fā)展作了總結(jié)。對壓鑄模具材料進行了分析。
關(guān)鍵詞:壓鑄;材料;
1 當(dāng)前壓鑄的基本情況

隨著汽車、摩托車,家用電器,計算機等工業(yè)的發(fā)展,對高精度的有色金屬壓鑄件的需求量越來 越大。**壓鑄件的產(chǎn)量大于年4%的增長率。據(jù)報道,1994年地區(qū)生產(chǎn)104萬噸壓鑄件,價值86億美元,比上年增長19%,其中生產(chǎn)的壓鑄件價值78億美元,比上年增長318%。僅在1994年10月份就生產(chǎn)壓鑄件6106萬噸,比上年同期增長1114%,全年約生產(chǎn)壓鑄件72萬噸。其中,鎂壓鑄件的產(chǎn)量上升較快,北美地區(qū)由1993年的215萬噸上升到1994年的313萬噸,上升32%。預(yù)計到1997年北美地區(qū)的鎂壓鑄件產(chǎn)量可達512萬噸。這是汽車工業(yè)為加快實現(xiàn)汽車的輕型化,以輕合金壓鑄件逐步取代鑄鐵零件的結(jié)果。目前臥車與輕型車用壓鑄件約為每輛105kg,十年內(nèi)將增加到182至273kg。在汽車上增加鎂壓鑄件的量,用于座椅零件、方向盤及方向器零件、車輪零件等,以達到提高汽車燃料效率,減少汽車噪聲的目的。隨著鎂的成本下降,鎂壓鑄件產(chǎn)量提高,將加速汽車輕型化的進程。

壓鑄模具表面改性技術(shù)

2.1表面熱擴滲技術(shù)

這一類型中包括有滲碳、滲氮、滲硼以及碳氮共滲、硫碳氮共滲等。

2.1.1滲碳和碳氮共滲

滲碳工藝應(yīng)用于冷、熱作和塑料模具表面強化中，都能提高模具壽命。如3Cr2W8V鋼制的壓鑄模具，先滲碳、再經(jīng)1140～1150℃淬火，550℃回火兩次，表面硬度可達HRC56～61，使壓鑄有色金屬及其合金的模具壽命提高1.8～3.0倍。進行滲碳處理時，主要的工藝方法有固體粉末滲碳、氣體滲碳、以及真空滲碳、離子滲碳和在滲碳氣氛中加入氮元素形成的碳氮共滲等。其中，真空滲碳和離子滲碳則是近20年來發(fā)展起來的技術(shù)，該技術(shù)具有滲速快、滲層均勻、碳濃度梯度平緩以及工件變形小等特點，將會在模具表面尤其是精密模具表面處理中發(fā)揮越來越重要的作用。

2.1.2滲氮及有關(guān)的低溫?zé)釘U滲技術(shù)

這一類型中包括滲氮、離子滲氮、碳氮共滲、氧氮共滲、硫氮共滲以及硫碳氮、氧氮硫三元共滲等方法。這些方法處理工藝簡便、適應(yīng)性強、擴滲溫度較低(一般為480～600℃)、工件變形小，尤其適應(yīng)精密模具的表面強化，而且氮化層硬度高、**性好，有較好的抗粘模性能。3Cr2W8V鋼壓鑄模具，經(jīng)調(diào)質(zhì)、520～540℃氮化后，使用壽命較不氮化的模具提高2～3倍。美國用H13鋼制作的壓鑄模具，不少都要進行氮化處理，且以滲氮代替一次回火，表面硬度高達HRC65～70，而模具心部硬度較低、韌性好，從而獲得優(yōu)良的綜合力學(xué)性能。氮化工藝是壓鑄模具表面處理常用的工藝，但當(dāng)?shù)瘜映霈F(xiàn)薄而脆的白亮層時，無法抵抗交變熱應(yīng)力的作用，較易產(chǎn)生微裂紋，降低熱疲勞抗力。因此，在氮化過程中，要嚴(yán)格控制工藝，避免脆性層的產(chǎn)生。較近，國外提出采用二次和多次滲氮工藝。采用反復(fù)滲氮的辦法可以分解*在服役過程中產(chǎn)生微裂紋的氮化物白亮層，增加滲氮層厚度，并同時使模具表面存在很厚的殘余應(yīng)力層，使模具的壽命得以明顯提高。此外還有采用鹽浴碳氮共滲和鹽浴硫氮碳共滲等方法。這些工藝在國外應(yīng)用較為廣泛，在國內(nèi)較少見。如TFI+ABI工藝，是在鹽浴氮碳共滲后再于堿性氧化性鹽浴中浸漬。工件表面發(fā)生氧化，呈黑色，其**性、耐蝕性、耐熱性均得到了改善。經(jīng)此方法處理的鋁合金壓鑄模具壽命提高數(shù)百小時。再如法國開發(fā)的硫氮碳共滲后進行氮化處理的oxynit工藝，應(yīng)用于有色金屬壓鑄模具則更具特點。

2.1.3滲硼

由于滲硼層的高硬度(FeB:HV1800～2300、Fe2B:HV1300～1500)、**性和紅硬性，以及一定的耐蝕性和抗粘著性，滲硼技術(shù)在模具工業(yè)中獲得較好的應(yīng)用效果。但因壓鑄模具工作條件十分苛刻，故滲硼工藝較少應(yīng)用于壓鑄模具表面處理中，但近年來，出現(xiàn)了改進的滲硼方法，解決了上述問題，而得以應(yīng)用于壓鑄模具的表面處理，如多元、涂劑粉末滲等。涂劑粉末滲硼的方法是將硼化合物和其他滲劑混合后涂覆在壓鑄模具表面，待液體揮發(fā)后，再按照一般粉末滲硼的方法裝箱密封，920℃加熱并保溫8h，隨之空冷。這種方法可以獲得致密、均勻的滲層，模具表面滲層硬度、**性和彎曲強度都得到提高，模具使用壽命平均提高2倍以上。

2.1.4稀土表面強化

近年來，在模具表面強化中采用加入稀土元素的方法得到廣泛推崇。這是因為稀土元素具有提高滲速、強化表面及凈化表面等多種功能〔13〕，它對改善模具表面組織結(jié)構(gòu)，表面物理、化學(xué)及力學(xué)性能均有較大地影響，可提高滲速、強化表面、生成稀土化合物。同時可*分布在晶界上微量雜質(zhì)的有害作用，起著強化和穩(wěn)定模具型腔表面晶界的作用。另外，稀土元素與鋼中的有害元素發(fā)生作用，生成高熔點化合物，又可抑制這些有害元素在晶界上偏聚，從而降低深層的脆性等。在壓鑄模具表面強化處理工藝中加入稀土元素成分，能夠明顯提高各種滲入法的滲層厚度、提高表面硬度，同時使得滲層組織細小彌散、硬度梯度下降，從而使得模具的**性、抗冷、熱疲勞性能等顯著提高，從而大幅度提高模具壽命。目前應(yīng)用于壓鑄模具型腔表面的處理方法有:稀土碳共滲、稀土碳氮共滲、稀土硼共滲、稀土硼鋁共滲、稀土軟氮化、稀土硫氮碳共滲等。

2.1.5表面被覆強化

近年來由于冷焊技術(shù)的發(fā)展，使得表面處理技術(shù)得到很大的提高，特別是ESD-05上市以后，可以使用碳化物等不同材質(zhì)的焊材對表面進行處理，這種方式方便簡單，成本低，使用方便。同時效果也好，漸漸的已經(jīng)成為行業(yè)的主選。

2.2表面激光涂層

2.2.1激光表面處理

激光表面處理是使用激光束進行加熱，使工件表面*熔化一定深度的薄層，同時采用真空蒸鍍、電鍍、離子注入等方法把合金元素涂覆于工件表面，在激光照射下使其與基體金屬充分融合，冷凝后在模具表面獲得厚度為10～1000μm具有特殊性能的合金層，冷卻速度相當(dāng)于激冷淬火。如在H13鋼表面采用激光**熔融工藝進行處理，熔區(qū)具有較高的硬度和良好的熱穩(wěn)定性，抗塑性變形能力高，對疲勞裂紋的萌生和擴展有明顯的抑制作用。較近，薩哈和達霍特若采用在H13基材上進行激光熔覆VC層的方法，研究表明，獲得的模具表面實質(zhì)是連續(xù)、致密無孔的VC鋼復(fù)合覆層，它不僅有很強的在600℃下的氧化抗力，而且有很強的抗熔融金屬還原的能力〔19〕。23電火花沉積金屬陶瓷工藝在表面改性技術(shù)的不斷發(fā)展中，出現(xiàn)了一種電火花沉積工藝。該工藝在電場作用下，在母材表面產(chǎn)生瞬間高溫、高壓區(qū)，同時滲入離子態(tài)的金屬陶瓷材料，形成表面的冶金結(jié)合，而母材表面也同時發(fā)生瞬間相變，形成馬氏體和微細奧氏體組織〔20〕。這種工藝不同于焊接，也不同于噴鍍或者元素滲入，應(yīng)該是介于兩者之間的一種工藝。它很好地利用了金屬陶瓷材料的高**、耐高溫、耐腐蝕的特性，而且工藝簡單，成本較低廉。是壓鑄模具表面處理的一條新路。2.22WS焊機處理

WS焊機與激光焊機的原理是一樣的，都是通過脈沖點焊的方式進行的。相對于激光焊來說更方便更靈活，焊絲直徑0.1-2.0mm，同時上面內(nèi)置氬弧焊的功能，這樣更方便靈活


(來源：易傳播)

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