【精品】欧Ⅱ离心铸造模具几种失效分析及改善(改)
铸造铸件常见缺陷原因与解决方法分析

铸造铸件常见缺陷原因与解决方法分析前言铸造工艺过程复杂,影响铸件质量的因素很多,往往由于原材料控制不严,工艺方案不合理,生产操作不当,管理制度不完善等原因,会使铸件产生各种铸造缺陷。
常见的铸件缺陷名称、特征和产生的原因,详见下表。
★ 常见铸件缺陷及产生原因★缺陷名称特征产生的主要原因气孔在铸件内部或表面有大小不等的光滑孔洞①炉料不干或含氧化物、杂质多;②浇注工具或炉前添加剂未烘干;③型砂含水过多或起模和修型时刷水过多;④型芯烘干不充分或型芯通气孔被堵塞;⑤春砂过紧,型砂透气性差;⑥浇注温度过低或浇注速度太快等缩孔与缩松缩孔多分布在铸件厚断面处,形状不规则,孔内粗糙①铸件结构设计不合理,如壁厚相差过大,厚壁处未放冒口或冷铁;②浇注系统和冒口的位置不对;③浇注温度太高;④合金化学成分不合格,收缩率过大,冒口太小或太少砂眼在铸件内部或表面有型砂充塞的孔眼①型砂强度太低或砂型和型芯的紧实度不够,故型砂被金属液冲入型腔;②合箱时砂型局部损坏;③浇注系统不合理,内浇口方向不对,金属液冲坏了砂型;④合箱时型腔或浇口内散砂未清理干净粘砂铸件表面粗糙,粘有一层砂粒①原砂耐火度低或颗粒度太大;②型砂含泥量过高,耐火度下降;③浇注温度太高;④湿型铸造时型砂中煤粉含量太少;⑤干型铸造时铸型未刷涂斜或涂料太薄夹砂铸件表面产生的金属片状突起物,在金属片状突起物与铸件之间夹有一层型砂①型砂热湿拉强度低,型腔表面受热烘烤而膨胀开裂;②砂型局部紧实度过高,水分过多,水分烘干后型腔表面开裂;③浇注位置选择不当,型腔表面长时间受高温铁水烘烤而膨胀开裂;④浇注温度过高,浇注速度太慢铸件沿分型面有相对位置错移①模样的上半模和下半模未对准;②合箱时,上下砂箱错位;③上下砂箱错型未夹紧或上箱未加足够压铁,浇注时产生错箱冷隔铸件上有未完全融合的缝隙或洼坑,其交接处是圆滑的①浇注温度太低,合金流动性差;②浇注速度太慢或浇注中有断流;③浇注系统位置开设不当或内浇道横截面积太小;④铸件壁太薄;⑤直浇道(含浇口杯)高度不够;⑥浇注时金属量不够,型腔未充满浇不足铸件未被浇满裂纹铸件开裂,开裂处金属表面有氧化膜①铸件结构设计不合理,壁厚相差太大,冷却不均匀;②砂型和型芯的退让性差,或春砂过紧;③落砂过早;④浇口位置不当,致使铸件各部分收缩不均匀★ 常见铸件缺陷及预防措施★序缺陷名称缺陷特征预防措施1 气孔在铸件内部、表面或近于表面处,有大小不等的光滑孔眼,形状有圆的、长的及不规则的,有单个的,也有聚集成片的。
压铸模具的失效形式及提高其使用寿命的途径

压铸模具的失效形式及提高其使用寿命的途径近年来压铸生产的迅速发展,为汽车、摩托车的大量零部件提供了一种经济、高效的生产方式。
如何提高压铸模的使用寿命,历来是人们所关心的问题。
压铸模寿命短不但增加产品的成本,而且严重影响生产,成为生产上急待解决的关键问题。
2 压铸压铸模的失效形式2.1 热疲劳裂纹热疲劳裂纹是压铸压铸模最常见的失效形式,占压铸模失效的60%~70%。
由于压铸过程中压铸模反复经受急冷、急热所造成的热应力,导致在压铸模型腔表面或内部热应力集中处逐渐产生微裂纹,其形貌多数呈现网状,又称龟裂,也有呈放射状。
这些在压铸模表面浅层中的微裂纹,一般可以修复掉,如果热疲劳裂纹深入基体内部,修模会导致压铸模尺寸超差,或者由于压铸过程中循环次数的增加,热应力使热疲劳裂纹继续扩展成宏观裂纹,从而导致压铸模的失效。
热疲劳裂纹是热循环应力、拉伸应力和塑性应变共同作用而产生的。
塑性应变促进裂纹的形成,拉伸应力促进裂纹的扩展与延伸。
因此降低温度循环幅、增加压铸模材料强韧性、形成表面压应力,均可推迟或延缓热疲劳裂纹的形成及扩展,从微观分析,热疲劳裂纹往往在晶界碳化物、夹杂物集中区萌生,因此钢质洁净、显微组织均匀的优质热作模具钢有较高的热疲劳抗力。
2.2 整体脆性开裂整体脆性开裂是由于偶然的机械过载或热过载而导致压铸模灾难性断裂。
材料断裂时所达到的应力值一般都远低于材料的理论强度,由于微裂纹的存在,受力后将引起应力集中,使裂纹尖端处的应力比平均应力高得多。
压铸模脆性开裂引起的原因很多,诸如压铸操作失常引起的机械过载、热冲击,压铸模设计不合理产生应力集中等等。
材料的塑韧性是与此现象相对应的最重要的力学性能。
模具钢中夹杂物的减少,韧性将明显提高。
在实际生产中,整体脆断的情况较少发生。
2.3 溶蚀或冲蚀熔融的金属液以高压、高速进入型腔,对压铸模成形零件的表面产生激烈的冲击和冲刷,造成型腔表面的机械冲蚀,高温使压铸模硬度下降,导致型腔软化,产生塑性变形和早期磨损。
十大铸件不良现象及原因教育资料

铸件不良现象及产生的原因2.成因:1)铁水浇注温度太低或浇注不足。
2)模型设计中,如水口太小,入水慢。
3)浇注之铁水压力不足,薄壁处或拐角处铁水不易成形。
4)浇注分层,多次浇注。
5)液流流头产生了凝固堵塞或流头氧化造成两股流头不能融合在一起第一种:冷隔3.对策:①提高浇注温度,增强铁水的流动性。
②合理的设置入水口的位置,避免距离浇口较远部位因铁水氧化和降温出现冷隔。
③保证排气通畅,降低冲型阻力。
④提高冲型速度,增加冲型力。
⑤避免铁水氧化。
⑥避免断续浇注。
⑦多处入水时,保证铁水交汇处铁液具有较高温度。
1. 现象:铸件主体有裂纹状的间隙或断流,不完整的位置多呈现冷硬的圆弧面,外观较为光洁。
第二种:砂(渣)眼1.原因:流路或模具的表面光洁度或拔模斜度小对策:1、避免生产使用的模板表面生锈。
2、提高模具的质量,减少补土的使用;模具上的补土应完整、平滑。
3、模具的使用和存放要小心,避免模具表面的碰伤。
4、增加拔模斜度。
现象:在铸件表面上出现分布不均匀的小空洞,通常呈现不规整,深浅不一且内部较不光洁,无冷口现象。
2 原因——流路设计不合理,浇注时铁水的冲刷形成砂眼。
对策:1、改变入水位置,避免入水严重冲击砂型。
2、改变入水口面积,降低铁水的冲刷力。
3、制作压边或采用综合式浇注系统,提高浇注系统的挡渣效果。
3 原因——流路设计不合理,冲型时间过长,长时间的烘烤及“水份迁移”造成局部型砂强度低形成砂眼。
对策:流路设计保证快速冲型,同时冲型。
现象:在铸件表面上出现分布不均匀的小空洞,通常呈现不规整,深浅不一且内部较不光洁,无冷口现象。
4 原因——型砂含水量低。
对策:1、调整型砂水份。
2、长时间停机后,要将皮带上的型砂排掉。
3、长时间未浇注的型砂要报废。
5 原因——浇口杯的位置向下偏移,造型时在浇口杯上积存的型砂在脱模时落入型腔。
对策:1、将浇口杯锁紧。
2、必要时去除反板浇口杯的上缘部分,以防止反板抬起后,DISA衡量挤压浇口杯造成浇口杯下移。
常见铸件缺陷及方案改善对策讲解

常见铸件缺陷及方案改善对策(内部培训资料)2006-6-3常见铸件缺陷及方案改善对策一、拔模不良目视特征:造型作业时模板上有粘砂,型腔有拔裂、掉砂、浮砂等现象。
形成原因:A.模板预热不充分B.离型液喷洒不均匀C.型砂太干D.拔模斜度太小或吃砂量太少E.排气不畅,射砂不实F.模型或流路的光洁度不够,存在倒拔模的情况G.模板背面有异物或配件损坏,DISA装板时不垂直H.D ISA平行度跑偏,导致型板不垂直I.模板生锈方案改善对策:A.修补R角,仔细打磨方案,提高光洁度B.检查配件,损坏的及时更换C.必要时增加拔模斜度,若流路拔模不良,用补土补大斜度或使用2a铝流路D.增加透气孔(网)数量,避免射砂不实造成拔模不良E.用气铣刀抛光拔模不良部位F.在通孔内粘贴橡胶头G.直径较小、深度大的孔内建议镶铜套H.最好的方案设计二、砂眼、挤砂目视特征:铸件表面或内部包容着砂粒的孔穴或明显少肉形成原因:A.流路或模具拔模不良,有拔裂、掉砂B.流路设计不当,浇注时铁水冲刷造成砂眼C.设计不当,冲型时间长,长时间的烘烤及“水分迁移”造成局部型砂强度低,形成砂眼D.型砂含水量低E.型腔内有“落砂”,如造型室磨损,浇口杯下沉,压型(实)器压到浇口或造型室上方有落砂F.造型室磨损,反板抬起时有“甩砂”现象G.砂芯有毛刺或浮砂,下芯时未吹干净H.M ASK下芯时铲砂或合模时挤砂I.模板变形,造成挤砂、落砂J.模型镶板时没装平,造成型腔挤砂K.D ISA夹板或因有凸起物把砂模夹裂,将砂型挤压变形,造成挤砂或砂眼方案改善对策:A.重新计算方案,建议尽量减少冒口入水,以利砂渣上浮B.抛光模型、打磨流路,减少因拔模不良造成的砂渣眼C.方案设计时采用综合浇注系统,提高浇注系统的挡渣效果D.若浇注时间太长或不能同时冲型,重新计算方案E.增加底注或侧入水F.模具配件若有磨损及时更换G.若有挤砂,确认镶板无问题时,在挤砂位置合模线处R角或做出防压条H.造型时,若型板后面喷砂、甩砂,确认模板尺寸,磨损严重时进行焊补维修I.减薄入水片或压边量,提高挡渣能力J.若下芯铲砂时调整MASK,确认芯钉过盈量K.改变入水口位置,避开易冲砂部位(入水不要做在砂芯吹砂口上)L.在方案上做出集渣包M.横流路用4A流路,以利浮渣三、冷隔(浇不足)目视特征:外观铸件不完整,有裂纹状的间隙或断流,裂纹或断流处的金属边缘呈圆滑状原因:A.浇注作业时断续浇注,没有满杯浇注B.浇注温度过低,铁水流动性差C.方案设计不合理,浇注时间太长或不能同时冲型D.多处入水的液流头产生了凝固堵塞或流头氧化造成两股流头不能融合在一起方案对策:A.重新计算方案,加快浇注速度B.增加排气道,加快冲型速度,降低冲型阻力C.合理设置入水口位置,避免距离浇口较远部位因铁水氧化和降温出现冷隔D.在冷隔位置增加入水,提高该处温度四、缩孔(松)目视特征:缩孔:铸件中容积大,孔壁表面粗糙,形状极不规则的孔洞缩松:铸件截面上分布着弥散的大量形状不规则的微小孔眼或裂隙状孔洞形成原因:A.冒口设置位置或大小不合理,铁水凝固过程中体积收缩且得不到补偿而出现体积亏损,体积亏损集中在一处形成缩孔,在局部分散分布形成缩松B.冒口颈形状或截面积不合理,补缩通道堵塞,使冒口未能起到补缩作用C.冒口温度低,凝固早补缩作用差D.金属液CE值低方案改善对策:A.增加冒口体积B.加大(或减小)冒口颈C.增加冒口入水,提高冒口温度D.改变冒口位置或形状,改变凝固顺序使原本不能得到补偿的收缩部位可以得到补偿,消除缩孔或缩松E.在适当位置放置冷铁(如TRW支架系列)F.改变入水位置,以获得合理的温度场和凝固顺序五、气孔:1.侵入性气孔:气孔尺寸一般较大,呈圆球形、团球形或梨形;梨形的小头指向外部气源方向;孔壁平滑,侵入气体成份主要为CO时孔壁呈蓝色,侵入气体成份主要为氢气时孔壁呈金属本色且发亮,侵入气体成份主要为水蒸气时孔壁呈氧化色且发暗。
模具失效总结

1.1模具的相关定义、模具寿命的基本概念模具:其是用来成型各种工业产品的一种重要工艺装备,是机械制造工业成型毛坯或零件的一种手段。
模具寿命:模具因为磨损或其他形式失效、终至不可修复而报废之前加工的产品的件数。
制件报废:模具生产出的制品出现形状、尺寸及表面质量不符合其技术要求的现象而不能使用。
模具服役:模具安装调试后,正常生产合格产品的过程。
模具损伤:模具在使用过程中,出席那尺寸变化或微裂纹、腐蚀等现象,但没有立即丧失服役能力的状态。
模具失效:模具收到损坏,不能通过修复而继续服役。
早期失效:模具未达到一定工业技术水平公认的使用寿命就不能服役时。
正常失效:模具经大量的生产使用,因缓慢塑性变形或较均匀地磨损或疲劳断裂而不能继续服役。
模具正常寿命:模具正常失效前生产出的合格产品的数目。
1.2模具失效形式基本概念模具失效:在特定负荷作用下,具有特定形状的模具材料的失效磨粒磨损:工件表面的硬突出物或外来硬质颗粒存在工件与模具接触表面之间,刮擦模具表面,引起模具表面材料脱落。
粘着磨损:工件与模具表面相对运动时,由于表面凹凸不平,某些接触点局部应力超过了材料的屈服强度发生粘合,粘合的结点发生剪切断裂而拽开,使模具表面材料转移到工件上或脱落。
疲劳磨损:两接触表面相互运动时,在循环应力的作用下,使表层金属疲劳脱落。
气蚀磨损:当模具表面与液体接触作相对运动时,接触处形成气泡,气泡破裂,产生瞬间的冲击和高温,使模具表面形成微小麻点和凹坑。
冲蚀磨损:液体和固体微小颗粒高速落下,反复冲击到模具表面,局部材料流失,在金属表面形成麻点和凹坑。
腐蚀磨损:在摩擦过程中,模具表面与周围介质发生化学或电化学反应,再加上摩擦力的机械作用,引起表层材料脱落。
断裂失效:模具在工作过程中出现较大裂纹或部分分离而丧失正常服役能力的现象。
韧性断裂:断裂前产生明显的宏观塑性变形,端口截面尺寸减少,有颈缩现象。
脆性断裂:断裂前变形量很小,没有明显的塑性变形量,端口尺寸无明显变化,不产生颈缩。
铸件缺陷分析与失效分析

铸造缺陷
⒉内部气泡 特征:位于铸件内部的气泡.内壁光滑呈圆 形或椭圆形,宏观横断面低倍组织可观察到内 壁发亮的气泡. ㈡ 气泡的形成机理 ⒈析出气泡:钢液内气体随着温度降低溶解 度而析出,来不及逸出. ⒉侵入气泡:模壁泥芯壁的水分有机物挥发 分解碳酸盐分解的气体,来不及逸出.
铸造缺陷
⒊反应气泡:液态金属中的金属氧化物和液 态金属中的其它元素反应,液态金属与型腔壁 芯壁中的物质反应产生的气体.来不及逸出. ⒋卷入气泡:浇铸过程中,由于先注入的金 属液体表面已凝固,浇铸时带入的气体来不及 逸出.
铸造缺陷
有液态金属的补充,在完全凝固后产生许多 细小的孔洞形成疏松。又分一般疏松,中心 疏松。在铸件和铸锭中所出现的组织不致密 现象称为疏松。
铸造缺陷
一般疏松3级, 中心疏松3级,
铸造缺陷
三.缩孔 由于最后凝固部位得不到液态金属的补充 而形成的空洞.缩孔的特征是宏观酸蚀试样的 中心区域呈不规则的折皱裂纹或孔洞,经常伴 随严重疏松夹渣和成分偏析. 四.夹杂 分非金属夹杂和异金属夹杂 ㈠非金属夹杂物 ⒈夹渣:形状不规则的非金属夹杂物,通常
㈠弹性变形失效: 弹性变形过量造成弹性 丧失。 ㈡塑性变形失效: 塑性变形过量造成变形 量超过一定极限,形状或尺寸变化造成失效不 能使用。
㈢蠕变变形失效: 零件长时期在一定温度 和压力作用下工作,即使小于屈服点也会缓 慢地产生塑性变形,这种现象称为蠕变。当 蠕变变形量超过规定数值后就会发生失效, 甚至产生蠕变断裂。 ㈣高温松弛失效: 零件在高温下失去弹性 功能,产生塑性变形而失效。
热处理缺陷
过程中的缺陷(过热、折叠等)都可以成为 淬火裂纹的诱发源。 ⒊形状结构对淬火裂纹的影响 形状结构设计不合理 截面尺寸不均匀 带有应力集中部位 ⒋原始组织对淬火裂纹的影响 均匀的球化P淬火后转变成M其比容变化 较小,故得到的M内应力较小不易开裂
模具故障分析及维修方法

模具故障分析及维修方法模具的维护要领连续模的维护,须做到细心、耐心、按部就班,切忌盲目从事。
因故障修模时需附有料带,以便问题的查询。
那如果遇上模具坏了该怎么维修呢?以下是店铺为你整理的模具维修方法,希望能帮到你。
模具维护保养连续模的维护,须做到细心、耐心、按部就班,切忌盲目从事。
因故障修模时需附有料带,以便问题的查询。
打开模具,对照料带,检查模具状况,确认故障原因,找出问题所在,再进行模具清理,方可进行拆模。
拆模时受力要均匀,针对卸料弹簧在固定板与卸料板之间和卸料弹簧直接顶在内导柱上的模具结构,其卸料板的拆卸要保证卸料板平衡弹出,卸料板的傾斜有可能导致模具内凸模的断裂。
1. 凸凹模的维护凸凹模拆卸时应留意模具原有的状况,以便后续装模时方便复原,有加垫或者移位的要在零件上刻好垫片的厚度并做好记录。
更换凸模要试插卸料块、凹模是否顺畅,并试插与凹模间隙是否均匀,更换凹模也要试插与冲头间隙是否均匀。
针对修磨凸模后凸模变短需要加垫垫片达到所需要的长度应检查凸模有效长度是否足够。
更换已断凸模要查明原因,同时要检查相对应的凹模是否有崩刃,是否需要研磨刃口。
组装凸模要检查凸模与固定块或固定板之间是否间隙足够,有压块的要检查是否留有活动余量。
组装凹模应水平置入,再用平铁块置如凹模面上用铜棒将其轻敲到位,切不可斜置强力敲入,凹模底部要倒角。
装好后要检查凹模面是否与模面相平。
凸模凹模以及模芯组装完毕后要对照料带做必要检查,各部位是否装错或装反,检查凹模和凹模垫块是否装反,落料孔是否堵塞,新换零件是否需要偷料,需要偷料的是否足够,模具需要锁紧部位是否锁紧。
注意做脱料板螺丝的锁紧确认,锁紧时应从内至外,平衡用力交*锁紧,不可先锁紧某一个螺丝再锁紧另一个螺丝,以免造成脱料板傾斜导致凸模断裂或模具精度降低。
2. 卸料板的维护卸料板的拆卸可先用两把起子平衡撬起,再用双手平衡使力取出。
遇拆卸困难时,应检查模具内是否清理干净,锁紧螺丝是否全部拆卸,是否应卡料影起的模具损伤,查明原因再做相应处理,切不可盲目处置。
分析铸件失效的步骤与常用方法

分析铸件失效的步骤与常用方法失效铸件是一种在使用中丧失规定功能的不合格铸件。
1、铸件失效的分类(1)按失效原因划分①误用失效:不按规定条件使用铸件而引起的失效。
②本质失效:铸件在规定条件下使用,由于铸件本身固有的弱点或缺陷而引起的失效。
③独立失效:不是由于设备的其他零件的失效而直接或间接引起的失效。
④从属失效:由于设备的其他零件失效而引起的失效。
⑤初次失效:同类铸件的第一次失效。
⑥早期失效:铸件由于设计或铸造上的缺陷等原因而发生的失效。
⑦偶然失效:铸件由于偶然因素发生的失效。
⑧耗损失效:铸件由于磨损、损耗、疲劳、腐蚀等原因引起的失效。
(2)按失效的可预测性划分①可预测失效:通过事前的测试或监控不能预测的铸件失效。
②不可预测失效:通过事前的测试或监控可以预测到的铸件失效。
(3)按失效后果的严重性划分①轻度失效:不致引起设备完成规定功能的铸件失效。
②严重失效:可能导致设备完成规定功能的铸件失效。
③致命失效:可能导致人员伤亡或设备重大损失的失效。
(4)按失效程度划分①部分(局部)失效:铸件性能超过或低于某种确定的界限,但没有完全丧失规定功能的失效。
②完全失效:铸件性能超过或低于某种确定的界限,以致完全丧失规定功能的失效。
(5)按失效的突然性与影响程度的组合划分①突变失效:铸件突然而完全的失效。
②退化失效:铸件渐变而部分的失效。
(6)按功能划分①功能失效:铸件某项功能不能满足规定的性能指标的失效。
②潜在失效:铸件功能即将发生而又可以鉴别的失效。
此外,还可以按失效的责任划分、按失效的场合划分、按失效的外部表现划分等。
通过以上的失效分类,可以更明确地了解和掌握各种铸件失效的物理概念,以便进而分门别类地解决各种类型的铸件失效问题。
2、影响铸件失效的基本因素影响铸件失效的基本因素主要有设计因素、材质因素、铸造工艺因素、装配调试因素和运转维修因素等。
(1)设计因素为了保证铸件质量,必须精心设计,必须确立在特定工况、结构、材质、环境等条件下可能发生的基本失效模式,建立起相应的设计计算准则,即保证在给定条件下正常工作(不失效)的准则,从而定出合适的结构、形状、尺寸、材质及有关的技术要求,并提出必要的技术条件。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
福建船政交通职业学院毕业论文(设计)题目:欧Ⅱ离心铸造模具几种失效分析及改善系部:机械工程系姓名:林燕玲学号:11专业:材料成型与控制技术年级班级:11材料(1)班指导教师(职称):吴圆丽(讲师)二O一四年六月目录引言............................................. 错误!未指定书签。
1欧Ⅱ模具生产制造中的失效形式及改进方案......... 错误!未指定书签。
1。
1模具生产制造中的失效形式.......... 错误!未指定书签。
1.1.1磨损失效的类型................ 错误!未指定书签。
1.1.2过量变形失效.................. 错误!未指定书签。
1.1.3断裂失效...................... 错误!未指定书签。
1。
2.模具在生产制造中的失效原因....... 错误!未指定书签。
1。
2。
1磨损的原因.................. 错误!未指定书签。
1.2。
2过量变形失效的失效机理....... 错误!未指定书签。
1。
2。
3断裂失效的机理.............. 错误!未指定书签。
1.3解决缺陷的方法..................... 错误!未指定书签。
1。
3。
1解决模具磨损的方法.......... 错误!未指定书签。
1.3。
3解决断裂的措施............... 错误!未指定书签。
2。
欧Ⅱ模具在缸套生产中使用的失效形式及改进方案错误!未指定书签。
2.1模具在缸套生产中使用的失效形式..... 错误!未指定书签。
2。
2模具在缸套生产中的失效形式的机理.. 错误!未指定书签。
2。
3解决模具在缸套生产中出现失效的方法错误!未指定书签。
结束语................................... 错误!未指定书签。
致谢..................................... 错误!未指定书签。
[参考文献] 错误!未指定书签。
欧Ⅱ离心铸造模具几种失效分析及改善林燕玲摘要:离心铸造在汽车缸套毛坯铸造行业中占了重要的地位,而模具的寿命受多种因素影响,最后导致模具寿命的终结是由于模具发生了失效的现象,通过对模具的失效进行分析,找出模具失效的主要原因,采取相应的措施进行改进,可以达到提高模具使用寿命的目的。
关键词:离心铸造汽车缸套模具寿命模具失效引言目前在我国,离心铸造已成为一种应用广泛的铸造方法,特别在生产一些管、筒类铸件如铸铁管、铜管、缸套、双金属钢背铜套等方面,离心铸造几乎是一种主要的方法。
采用离心铸造生产缸套可消除白口和金相组织中出现过冷石墨的缺陷,并且铸件的外表面也可根据零件形状的需要做成高低不平的形状,以节省机械加工工时.离心铸造模具是用来成型各种工业产品的一种重要工艺装备,随着模具工业的发展,高质量、高性能、高效率模具的大量应用,模具寿命已引起世人的关注。
在工业产品飞速发展带动模具工业快速发展的今天,从模具发展的总趋势可以看出,无论是模具的大型化、复杂化还是高精度、高效率,都依赖于模具寿命的提高。
提高模具的寿命其实就是延续模具的失效。
失效分析是对事物认识的一个复杂过程,通过多设备分析,找到模具失效的原因和解决措施,从而达到提高模具寿命的最终目的.1欧Ⅱ模具生产制造中的失效形式及改进方案1。
1模具生产制造中的失效形式模具受到损坏,不能通过修复而继续服役时称为模具失效。
模具种类繁多,工作状态差别很大,损坏部位也各异,但失效形式归纳起来主要有三类.(1)表面磨损主要包括表面磨损、接触疲劳、表面腐蚀等.(2)过量变形包括过量弹性变形、塑性变形等.(3)断裂主要包括韧性断裂、脆性断裂、疲劳断裂、应力腐蚀断裂等。
1.1.1磨损失效的类型由于表面的相对运动,从接触表面逐渐失去物质的现象称为磨损。
模具在工作时,与成型坯料接触,产生相对运动,造成磨损.当磨损使模具的尺寸发生变化或改变了模具的表面状态,使其不能继续服役,称为磨损失效。
磨损是多种因素相互影响的复杂过程,可形成多种类型,按磨损机理的不同大致分为:磨粒磨损、疲劳磨损、粘着磨损等。
(1)磨粒磨损工件表面的硬突出物或外来硬质颗粒存在工作与模具接触表面之间,划擦模具表面,引起模具表面材料脱落的现象称为磨粒磨损或磨料磨损.磨粒首先被压入软工件内,在模具与工件相对运动时刮擦模具,从模具表面切下细小的碎片.当模具表面存在沟槽、凹坑等缺陷时,磨粒易嵌入沟槽.凹坑或粘在模具表面上随模具一起运动,磨粒将划伤或犁皱工件。
磨粒磨损的主要特征如下图,摩擦表面擦伤、划痕。
(2)疲劳磨损两接触表面互相运动时,在循环应力在作用下,使表层金属疲劳脱落的现象称为疲劳磨损或麻点磨损.疲劳磨损的表面特征如下图,接触表面出现许多豆状、贝壳状或不规则的形状的凹坑,有些凹坑较深,底部有疲劳裂纹扩展线的痕迹。
(3)粘着磨损工件与模具表面相对运动时,由于表面凹凸不平,某些接触点局部应力超过了材料的屈服强度发生粘合,粘合的结点发生剪切断裂而拽开,是模具表面材料转移到工件上或脱落的现象称为粘着磨损。
相对运动的接触表面发生粘着以后,根据运动产生的切应力、接触处的粘合强度、金属本身的强度三者之间的不同关系而产生不同磨损现象,可以把粘着磨损分为以下几种。
1.涂抹当较软金属的剪切强度小于外加的切应力,也小于接触处的粘合强度时,剪切破坏发生在离粘着结合面不远的软金属层内,被剪切的软金属涂抹在硬金属表面上的现象。
2。
擦伤金属表面有细而浅的划痕,有时硬金属表面也有划伤的现象。
3.撕脱剪切破坏发生在摩擦一方或两方金属较深处,有较深划痕的现象。
4.咬死摩擦副之间咬死,不能相对运动的现象。
粘着磨损的主要特征是金属表面有细的划痕,沿滑动方向可能形成交替的裂口、凹穴。
最突出的特征是表层金相组织和化学成分均明显变化,摩擦副之间有金属转移。
磨损产物多为片状或小颗粒,在金属表面形成大小不等的结疤。
1.1.2过量变形失效材料受到力的作用就会产生变形.随着力的增加,材料的变形总是要经历弹性变形阶段、塑性变形阶段、出现裂纹到裂纹扩展直至断裂阶段的过程。
变形失效是逐步进行的,一般属于非灾难性的,因此不易被人察觉.但是当变形量超过了模具的精度要求,成型的工件成为次品或废品时,也会造成模具的变形失效.而且过度的变形最终也会导致断裂.1。
1.3断裂失效模具在工作中出现较大裂纹或部分分离而丧失正常服役能力的现象称为断裂失效。
材料的断裂是力对材料作用的最终结果,意味着材料的彻底失效.模具断裂通常表现为产生局部碎块或整个模具断成几个部分。
对于模具来说,断裂是最严重的失效形式,它是各种因素产生裂纹扩展的归宿。
按断裂裂纹扩展的路径分为晶间断裂、穿晶断裂;按断裂前的塑性变形大小分为韧性断裂、脆性断裂;按断裂机理分为一次性断裂、疲劳断裂;按断裂面的宏观取向与最大正应力的交角可分为正断、切断.(1)韧性断裂(如图1所示)断裂前产生明显的宏观塑性变形,断裂过程中吸收较多的能量,一般是在高于材料屈服应力条件下的高能断裂。
这种断裂是一种缓慢的撕裂过程,不会造成严重的事故.(2)脆性断裂断裂前的变形量很小,没有明显的塑性变形量,断裂过程中材料吸收能量很小,一般是在低于允许应力条件下的低能断裂。
脆性断裂是一种突然性发生的断裂,因而危害性很大。
图1韧性断裂图2晶间断裂(3)晶间断裂裂纹沿多晶体晶界扩展分离产生的断裂,也称为晶界断裂(如图2所示).当晶界上存在着脆性相,热裂纹、蠕变断裂(如图3所示)、应力腐蚀等引起的断裂为沿晶断裂。
微观断口上有大量韧窝(如图4所示)。
沿晶断裂在室温下往往是脆性沿晶断裂,断口的微观形貌显示多晶体的外形,呈“冰糖快"状。
图3蠕变断裂图4韧窝(4)穿晶断裂裂纹的萌生和扩展穿过晶粒内部的断裂。
穿晶断裂可能是韧性断裂也可能是脆性断裂。
当材料韧性较差、存在表面缺陷、承受高的冲击载荷时,易产生穿晶断裂.(5)疲劳断裂疲劳断裂(如图5所示)是指在较低的循环载荷作用下,工作一段时间后,由裂纹缓慢扩展,最后发生断裂的现象。
疲劳断口明显分为裂纹扩展区和最后断裂区,裂纹扩展区是裂纹自裂纹源向纵深逐渐发展形成的,具有光亮的贝纹线或疲劳线。
图5疲劳断裂(6)正断和切断断口的宏观断面垂直于最大正应力或最大正应变方向的断裂称为正断,断口的宏观断面与最大正应力方向约呈45°交角的断裂称为切断。
1.2。
模具在生产制造中的失效原因1.2。
1磨损的原因(1)磨粒磨损磨粒在模具表面的作用力下,被压入金属表面形成压痕,推动磨粒与金属表面发生相对切向运动。
当磨粒棱角锐利,在推动力的作用下,磨粒将在金属表面划出长而浅的沟痕.磨粒的大小和形状、磨粒的硬度、磨粒尺寸、金属表面的压力以及磨粒尺寸与工件厚度的相对比值都将使模具产生磨损.(3)疲劳磨损线、面接触的摩擦副在承受力和相对运动的情况下,接触表面受到多变的接触压力和切应力的作用。
在这些力做周期性运动后,表面就会产生局部的塑性变形和加工硬化。
在某些组织不均匀或应力集中处形成裂纹源,并沿着切应力方向或夹杂物走向扩展。
当裂纹扩展到表面或与纵向裂纹相交时,表面产生磨损。
磨损裂纹一般产生在模具的表面,裂纹扩展的方向平行于表面,或与表面形成一定的角度,只限于在模具表面层内扩展。
材料的冶金质量、材料的硬度和表面粗糙度都会使模具发生疲劳磨损。
(3)粘着磨损在加工时,模具与工件表面存在一定的微观不平度,相互接触表面只有凸起部位,实际接触面积是表观面积的0。
01~0。
1%,表面压力大,瞬时温度高,润滑油膜、吸附膜或其他膜都将发生破裂,使接触峰顶产生粘着,随后,在滑动中粘着点又被破坏,就形成粘着——破坏——再粘着的交替过程。
如此,循环过程就是构成粘着磨损。
表面压力、材料硬度和材料性质是影响粘着磨损的因素. 1。
2.2过量变形失效的失效机理模具受到力的作用就会产生变形。
模具在使用过程中,产生的弹性变形量超过模具匹配所允许的数值,使得成型的工件尺寸或形状精度不能满足要求而不能服役的现象称为弹性变形失效。
这种模具的失效不易被察觉。
而发生塑性变形改变了模具的几何形状或尺寸,却不能通过修复继续服役的现象称为塑性变形失效;是模具在工作时,受到了不均匀的力导致而成的。
1.2。
3断裂失效的机理(1)韧性断裂和脆性断裂韧性断裂的特征是断裂前发生明显宏观塑性变形,是一种撕断过程,断口是暗灰色的,韧性断口的形状可分为杯锥状断口和剪切滑移型断口;而脆性断裂的特征是一种突然发生的断裂,断裂前基本不发生塑性变形,脆性断口平齐而光亮,且与正应力垂直,断口常呈人字纹或者放射花样。
(2)晶间断裂和穿晶断裂晶间断裂的断裂路径是裂纹沿着晶界扩展,多数属于脆性断裂,微观断口上有大量的韧窝;而穿晶断裂的断裂路径是裂纹穿过晶粒,可以是韧性断裂,也可以是脆性断裂.在制作铸型时,型腔与砂箱的距离靠的太近造成铸造出的模具使用过不久就会断裂。