新型覆膜砂铸造模具用钢4Cr5MoSiV1是一种空冷硬化的热作模具钢,与此相类似的牌号,美国为H13,日本为SKP61。近20年来,我国对4Cr5MoSiV1钢进行了比较系统的研究和推广工作, 4Cr5MoSiV1钢现已广泛用于制作锻造压力机模块、压铸模具、中山覆膜砂铸造模具等,取得了很好的使用效果。在4Cr5MoSiV1钢中添加铬可提高淬透性和抗氧化性,钼可提高钢的回火稳定性、热硬性和淬透性。钒形成稳定碳化物,以提高耐热性。所以此钢具有良好的耐热性、耐蚀性和淬透性。4Cr5MoSiV1540~650C。镁合金和铝合金用的挤压模具,对小型零件的硬度, -般选取HRC43~48,大零件的硬度取HRC38~43。热处理时要避免脱碳或渗碳,以免降低.抗热疲劳性能,采用两次回火可提高其韧性,氮化处理可提高表面硬度,但会增加热疲劳裂纹的可能性。
模具和新型覆膜砂模具行业的支撑材料和标准件结构的现状,特别是第八个五年计划以来,先后组织了许多相关的材料研究机构、高校和钢铁企业,对模具专用系列钢、模具专用硬质合金等特殊工具及辅助材料进行了研究与开发等。并且已经普及了。但由于材料质量不够稳定,缺乏必要的试验条件和试验数据,规格品种又小又大在模具和特殊模具所需的钢和规格方面仍有差距。在钢材供应方面,未能有效解决用户零星消费与钢厂批量生产供需矛盾。此外,近年来,国外模具钢相继在我国建立了销售网点,但由于受渠道不畅、技术服务支持薄弱、价格高、结汇制度等因素的影响,目前覆膜砂设计模具钢的推广应用并不多。
新型覆膜砂模具标准化体系包含模具基本标准与模具工艺质量标准模具零件标准与模具生产有关的技术标准。目前,我国模具标准有50多个,标准号300多个,通用设备14种,汽车模具零件244种,标准总数363个。这标准的制定宣传与实施,提高了模具标准化的程度与水平。由于我国模具标准化起步较晚,覆膜砂设计模具标准件的生产、销售、推广和应用也相对落后。因此,模具标准件品种规格少、供货时间短、配套性差等问题长期存在,使得模具标准件的使用范围一直很低。近年来,由于外国企业的干预,这一比例有了很大的提高,但总的来说仍然很低。目前,据初步测算,这一比例大致在40%-45%之间。在世界范围内,一般是70%以上,其中小模具占80%以上。
新型覆膜砂铸造模具是一种先进的机械零件液态成形技术,具有工艺适用性好、工艺出品率高、劳动条件较好等优点,其生产出的挤压铸件致密度高、组织均匀、无内部缩孔和气孔、力学性能与模锻相当,可用于各种有色合金,并能成形复杂零件,是一种很有发展前途的工艺方法。在挤压铸造生产过程中,覆膜砂设计模具材料的选择以及模具的热处理对铸件的质量和模具的寿命有着重要的影响,要求模具材料:①高温下具有较高的强度,硬度、耐磨性和适当的塑性,并在长期的冷却加热工作过程.中,组织与性能保持稳定;②具有良好的抗热疲劳性能,有良好的抗裂纹扩展能力;③高温下不易氧化,能抵抗液态金属的粘焊和熔蚀;④导热性好,热膨胀系数小。
新型覆膜砂铸造模具材料及其热处理,应着重考虑以下两方面的因素:在充分发挥现有模具材料潜能的同时,研制新的模具材料;研究新的热处理技术,改进热处理工艺及更新设备,开发新的强化处理方法。面对我国模具技术的现状,除继续引进和研制高性能的模具新钢种外,更应注意研究覆膜砂设计模具的工作条件、失效机理,模具钢的强韧化处理新工艺。
中山覆膜砂热芯盒芯法是用液体热固性树脂和催化剂制备芯砂,将芯砂装入加热到一定温度的芯盒中,将芯砂加热到接近芯盒表面,其粘结剂可在短时间内凝结硬化(固化时间仅需几分钟)。它为高精度(砂芯最大壁厚一般为50~75 mm)的中小型砂芯的快速生产提供了一种非常有效的方法,特别适用于汽车、拖拉机等大型自来水中中小型砂芯的生产。但这种方法有以下缺点:能耗高;产气量大,使操作人员不舒服,因为芯盒需要加热到更高的温度,必须用金属制成,而且制造工艺比较复杂;砂芯厚度有限,特别是当砂芯截面尺寸发生突变时,部分截面容易发生过硬,而部分截面硬化程度不够,新型覆膜砂砂芯损伤率较大。如果砂芯的横截面太厚,则可以设计构件块,然后将其粘结到空心砂芯中,使砂芯固化,节约原砂和树脂。