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铝合金压力铸造是应用十分广泛的铸件成形工艺,提高其模具寿命是实现优质高效压铸的关键。本文在对模具温度场和应力变形进行深入分析和实践验证的基础上,围绕压铸铝合金模具延寿问题进行了系统的研究。
分析结果表明,模具型腔表面工作在由许多亚工作温度范围组成的温度区间中,其中温度变化速率最大的有三个瞬间,现有模具冷却水道通过缩短模具处于高温下的时间而提高模具寿命。合模力以及急热的反复作用导致模具变形并呈现反拔模斜度,模具设计时的预留处理可以避免早期的型腔表面打磨而延长模具寿命。
在调研的基础上,分析了模具型腔表面裂纹的形貌,分布特点及其机制,型芯的失效形式及其机理。研究表明,型腔表面裂纹主要呈现三种形貌,型芯失效主要是弯曲变形失效。
压铸过程中模具材料的溶损和模具钢中碳化物的粗化降低了模具寿命。在实验的基础上研究了模具材料溶损的一般规律,以及由于扩散所导致碳化物粗化的速度及其规律。
归纳出模具有效寿命与铸件成品率以及压铸工艺参数的定性关系,即Lifedie∝(1+K)n。提出了模具设计中一些不同于传统设计但有助于延长模具寿命的灵活处理方法。
对模具型腔喷涂工艺的研究表明,脉冲喷涂与传统连续喷涂相比,喷涂时模具内的温度梯度大幅降低,热应力小,从而可以显著提高模具寿命。