铸造黑色金属用河源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。新型覆膜砂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。
新型覆膜砂覆膜砂的特点覆膜砂与粘土砂、油砂及树脂砂相比有如下特点:覆膜砂可适用不同材质形状复杂、重量不等、大小不限、尺寸精度高、表面光洁的优质铸件生产覆膜砂流动性好,吹制砂型(芯)成型好,砂芯(型)外型轮廓清晰,能够做出极其复杂的砂芯,如汽车发动机的缸体、缸盖水道芯等。砂芯强度高,可制作断面厚约2.5mm~3mm的砂芯。砂芯表面质量好、致密、无疏松,表面光滑、质量好的铸件可不涂涂料浇注。浇注后的砂芯具有良好的溃散性和易清理砂,对于铝合金专用覆膜砂铸件也更容易清除砂。砂模和砂芯不易吸收水分,可长期存放,且强度下降较小,有利于储存、运输和使用。目前存在的缺点:覆膜砂厂家覆膜砂制造及制芯过程中耗热能较大,制芯及浇注时有刺激性气味,不利于环保。同时,与其他砂相比价格较高;与吹气固化冷芯盒相比,固化速度慢,生产效率低。
典型的新型覆膜砂铸造模具用钢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。此种处理的覆膜砂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。
模具行业的现状,目前新型覆膜砂模具行业的技术水平参差不齐,差距很大。总体而言,与发达工业发达国家相比,香港和台湾仍有较大差距。在CAD/CAM/CAE/CAPP和CAD/CAM/CAE/CAPP等其他技术的应用中,无论在应用的广度还是技术水平上都存在很大差距。在CAD技术在模具设计中的应用中,只有10%左右的模具在设计中使用CAD,离绘图板还有很长的路要走;在CAE技术在模具方案设计和分析计算中的应用,才刚刚起步,大部分还处于试验和动画游戏阶段;在应用中CAM技术在模具制造中的应用,一是缺乏先进适用的制造设备,二是缺乏先进适用的制造设备,现有工艺设备(包括近10年引进的先进设备)或计算机系统(IBM微机及其兼容机)。HP工作站等)不同,或由于字节差、运行速度差、抗电磁干扰能力差等原因,联网率相对较低,近年来只有约5%的模具制造设备进行过此项工作;在CAPP技术应用于工艺规划中表面基本处于空白状态,需要进行大量的标准化基础工作,在覆膜砂厂家模具常用工艺技术如模具快速成型技术、抛光技术、电铸成形技术、表面处理技术等方面,CAD/CAM技术应用刚刚起步。
新型覆膜砂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,为生产优质覆膜砂厂家覆膜砂提供条件,有助于降低废品和提高生产率。
河源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。