新型消失模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,更应注意研究消失模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。
济南消失模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,新型消失模砂芯损伤率较大。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。
新型消失模覆膜砂用原砂根据铸件的材质和特性不同,要求选用不同品种和性质的原砂。通常用天然硅砂,有特殊性能要求的可选用锆英砂、铬铁矿砂以及镁橄榄石砂等原砂。如果原砂经高温焙烧或采用旧砂再生,可降低硅砂的热膨胀率,去除硅砂表面有机物(高温时会分解出气体)以及改变砂粒表面特性。用焙烧砂生产的覆膜砂膨胀率低、发气量少、强度高,而且对消除或减少铸件粘砂、变形、型芯裂纹、断裂都有好处。不论哪种原砂都要求砂的形态及形貌要好,粒形最好呈圆形,粒度分布适宜,微粉含量低。通过擦洗或其他方式降低含泥量和灼碱龟,提高原砂品位,从而降低辅料的加入量,可大幅度提高覆膜砂的使用性能和工艺性能,为生产优质消失模设计覆膜砂提供条件,有助于降低废品和提高生产率。
新型消失模覆膜砂贮存结块试验与树脂软化点、砂中残留水量、硬脂酸钙添加量、贮存时间、温度、堆积高度等因素有关。建议采用大小试验块对不同覆膜砂的抗结块性能进行试验,并在40℃下按一定重量的压力块进行试验。消失模设计覆膜砂的流动性是生产小断面复杂砂芯的重要性能。漏斗粘度计的使用对国外多用途静止角的评定也取得了较好的效果。
制芯过程中熔点、济南消失模固化速度和剥离指数熔点低,固化速度快,易产生剥离缺陷。固化时间决定了制芯效率。应根据要求控制树脂性能、涂装工艺、Ulotol和添加剂的用量。国内外对新型消失模覆膜砂的起始强度一般采用热拉伸强度评价,国内也采用原子荧光光谱法评价。
新型消失模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消失模设计模具,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。