新型模具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,模具厂家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。
典型的新型模具铸造模具用钢3Cr2W8V钢用作铝合金和镁合金挤压型腔零件,一般是采用调质处理,再经表面氮化工艺。也可对其采用分级淬火工艺,来获得变形量小、又均质高硬度的型腔零件。采用分级淬火工艺可使热处理变形明显减少,无需再进行精加工即可直接使用。也可以在分级淬火后,经表面化学热处理后再使用。此种处理的模具厂家模具零件可以获得较高的使用寿命。3Cr2W8V钢用作铜合金和黑色金属挤压型腔零件,一般要选取含碳量低的(≤0.35%C)炉号,采用淬火加高温回火热处理工艺。淬火温度最好选取1 100~1 150 C ,硬度控制在38~42 HRC之间,此种模具的型腔表面不采用氮化等表面处理。
新型模具铸造模具的热处理铝,镁和锌等低熔点合金用挤压铸造模具的热处理一般选用热模工具钢作为模具材料,经调质处理后再进行氮化或氰化等表面处理。采用4Cr5MoSiV1钢制作模具时,也可采用近年来发展起来的真空热处理技术。使用结果表明,4Cr5MoSiV1钢比较适用于铝、镁和锌等合金的挤压模具厂家模具,并能获得比3Cr2W8V钢更高的使用寿命。铜合金用挤压铸造 模具的热处理,对常用的模具钢3Cr2W8V钢主要进行调质处理,对模具还要进行渗氮处理以避免粘焊,但是渗氮后脆性增加,故需再进行高温回火。黑色金属用挤压铸造模具的热处理一般采用渗金属及三元共渗工艺,以提高模具的抗热疲劳性能。
新型模具热芯盒制芯工艺可采用呋喃树脂可用作粘结剂,热固性酚醛树脂和脲醛树脂也可用作热芯盒制芯工艺。但热固性酚醛树脂的保留期较短,只能存放3个月,夏季较短。酚醛树脂砂在室温下的强度和硬化速度不如脲醛树脂,但含氮量很少,其热强度、析气性和吸湿性均优于脲醛树脂砂。本发明的砂芯成本低廉,常温强度高,硬化速度快,砂芯出砂性能好,但树脂粘度大,混合不容易,砂芯的热强度低,空气排放量大,吸湿大,氮含量高。浇注过程中,模具厂家脲醛树脂受热分解生成氨(NH3)。氨会进一步分解成氮和氢,同时扩散到金属。因此,一些树脂含量较低的铸造厂被用来生产呋喃树脂。
铸造黑色金属用江门新型模具材料钢和铸铁的浇注温度约在1 300~1 600 C之间,因此,模具零件多采用铬钨钒或铬钼钒等模具钢,并经调质处理。若模具尺寸精度要求不高,也可采用低碳钢。黑色金属用模具的寿命一般只有几百次到儿千次,冲头和型芯的寿命则更短。最为常用的3Cr2W8V钢由于其热疲劳抗力差,使用寿命很低。新型模具模具的低寿命已成为黑色金属挤压铸造中的难题 目前,国内外正在大力研究使用钼、钨或铌基难熔合金,铁、钴、镍基耐热合金以及其它材料。如钨基合金Anviloy 1150、MTZ钼基合金、镍基高温合金Inconel718、GH-761等几种合金也同样适用于挤压铸造黑色金属用模具材料。表1是挤压铸造型腔材料选择的情况。
为了生产尺寸精度高、几何要求高的薄壁复杂零件,必须使用低温高膨胀率的原砂。这类砂大致可分为四类:锆英砂或铬矿砂,成本高,难以推广;低Si02含量的砂耐火性低,不易清洗,影响铸件表面光洁度;热法再生砂具有良好的技术经济性能,但我国目前还没有这样的新型模具处理设备;高铝复合砂,树脂掺量高。认为后两种砂是制备低膨胀模具厂家覆膜砂的较好选择。工艺试验表明,高温膨胀率低,树脂含量低,环境污染小,充分利用原砂资源成本不高(成本:热再生200元T)。