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提高模具寿命的新技术
2006年3月7日 8:35  来源:中华机械网
一、成果名称及编号

提高模具寿命的新技术

二、主要完成者

沈思特

三、课题来源

四川省教育委员会

四、成果内容介绍

    模具是遍及机械、电子、电器、仪表、轻工、日用品、塑料、汽车、航空、国防等各个工业部门的重要工艺装备,现已形成一个独立的行业模具工业,这是一个融模具设计、机械加工、模具材料及热处理于一体的技术密集型行业。?

    没有模具就没有大批量生产,国际模协主席R Sander预测二十一世纪模具工业将成为金属加工业的“帝王”。模具成本一般占产品成本的10~20%,因此模具使用性能的好坏和成本的高低,直接影响到产品质量的优劣和成本的高低。目前我国模具寿命仅为先进国家的1/3~1/5,因而 造成了原材料能源的极大浪费,这是目前模具行业急待解决的难题。大量模具失效分析的统 计数据表明,各种因素在模具失效中所占比例如下:模具失效因素材料热处理结构加工润滑操作百分比%16 42 15 10 7 10 由此看出,模具材料、热处理在模具失效中占相当的比重。因此,研究各种工艺简单,成本低廉、效果良好的新技术,用以提高模具、特别是大中型和工作条件相当恶劣的模具的寿命是节约能源、节约材料、节约工时 的当务之急!?

    一、提高热锻模寿命的新技术以5CrMnMo传动齿轮热锻模为例,工作条件尤为恶劣,使用的是蒸汽压力机,锻坯材料为20CrMnTi,始锻温度为1150℃,终锻温度为950℃,模具型腔采用盐水冷却,局部温度约700 ℃;模具承受很大的冲击载荷,高温锻坯的反复加热、冷却及强烈的摩擦,主要的失效方式 为热疲劳和热磨损所造成的型腔塌陷以及沿飞边挤出方向的热磨损裂纹,当发展到一定尺寸 时,将严重影响到脱模,明显降低锻件的精度。为了提高模具寿命,开发了各种新热作模 具钢,如4Cr?5MoSiV(H13)等,但因价格昂贵、来源困难而未推广,就如何发挥原有材料 (5CrMnMo,5CrNiMo)的潜力,我们在工厂研制成功一种新的复合处理新技术。它是将表面保护、表面复合渗与心部强韧化融为一体的新技术,一气呵成,工艺简单,成倍 提高热锻模寿命。在已经研制成功的多种复合渗膏剂中,以某种元素为主,但要添加有明显催渗作用并降低复 合渗温度的活性元素,另外要搭配其它能克服脆性、又能增加模具表面耐热疲劳性的合金元 素。我们在添加剂、活化剂、粘结剂、预涂剂及保护剂等方面做了大量研究,取得了满意效 果。这种新颖的复合渗及复合处理技术,使模具外硬内韧,既保证模具心部韧性好,又保证模具 表面耐磨、耐热疲劳、脱模性好,所产生的气体不外逸,这样在同一种模具材料上把不同的 性能要求统一起来,节约了贵重合金元素,又显著提高模具寿命。目前5CrMnMo热锻模块价格达8000元/吨,加之寿命低,大中型模具一般在硬态加工费用极高,使得锻模的成本高昂。从生产400吨锻模为例,通过复合 渗及复合处理,以模具寿命提高一倍计算,生产相同品种和数量的产品,则可节约模块200 吨,其中仅模块材料费就可节约160万元/年,加上改硬态加工为软态加工(复合渗及复合处 理为最后工序),这样节省的昂贵加工费、运输费、热处理费、能源、工时费等等,所产生 的经济效益十分可观。该项新技术,除适用于热锻模外,还适用于在磨损条件下、高温条件下,腐蚀介质中工作的 工件。

   二、、提高合金挤压模寿命的表面处理新技术? 铝合金挤压模具型腔呈封闭性,工作条件恶劣,对耐磨性、红硬性,热疲劳等有着极苛刻的 要求。国内外通行的各种表面处理如气体氮化、离子氮化、气体、液体、离子硫氮碳共渗或 渗其它合金元素,虽有一定效果,但不是投资巨大、成本高昂,就是操作不稳定、工艺实施 困难,虽气体氮化应用于模具上已有先例,但一直为周期长、白层深、脆性大这两大难题所 困扰,从而制约着它在挤压模上的应用。现研制成功的表面处理新技术,利用原有设备,不新增投资,应用于H13钢挤压模具上,其处理时间短,层深≥0.3mm,且无脆性,使铝合金挤压模寿命成倍提高。此课题已于1994年 12月通过四川省教委组织的技术鉴定,认为:此技术具有新颖性,达到了国内领先和国际先进水平。?

   五、应用领域及应用(推广)情况

   机械行业

   六、完成单位及时间

   材料科学与工程系

   地址:四川省成都西郊四川工业学院科技处

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