典型的精密热芯盒铸造模具用钢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。此种处理的热芯盒设计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。
清远热芯盒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,精密热芯盒砂芯损伤率较大。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。
精铸件生产中经常使用原砂精密热芯盒覆膜砂,因此对原砂的质量要求较高,有时有特殊要求。尽管圆形晶粒形状好,但在良好的设备、工艺和其它材料的情况下,具有稍差晶粒形状的原砂也可产生高质量的热芯盒设计覆膜砂。砂粒表面无缺陷,Si02含量高,其中无云母等毛状颗粒。建议用图像分析仪测量原砂的颗粒形状。泥浆含量应控制在0.2%以下。建议采用摩擦脱泥工艺。试验结果表明,在适当的粒径分布下,强度可提高10%-15%。
精密热芯盒铸造模具用钢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、清远热芯盒铸造模具等,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。