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skd61压铸模具浇口套失效分析


  skd61压铸模具除了承受高温冲击外,还要承受注入型腔内的压力冲击,随之带来的与熔融铝合金接触部位的热冲蚀、热磨损,还有模具本身冷却带来的冷热疲劳,使模具工作环境恶劣、工作条件苛刻。压铸模具的试验寿命比较明确了氮化层中化合物层和脉状组织是产生浇口套早期失效的主要原因,控制并保证合理的氮化层质量能够提高压铸模具的使用寿命。

  1、氮化层高硬度区过厚,即氮化层硬度梯度不平缓时,容易造成应力集中,韧性降低,脆性加大,助长氮化层破裂掉块。氮化层质量没能达到良好控制,出现化合物层过厚、脉状组织过密、氮化层硬度梯度不平缓是浇口套发生早期失效的主要原因。

  2、取样利用常规气体氮化方法处理的铝合金压铸模具浇口套使用寿命过低,需要分析氮化质量对使用寿命的影响,为此取了原始氮化层状态和失效后氮化层状态,进行了对比分析。如图1所示,从壁厚45mm圆通状浇口套取原始氮化层状态的外圆弧和失效后氮化层状态的内圆弧,以便对比分析两种氮化层状态。

  3、扩散层中的脉状组织多沿低能量晶界析出,使晶界脆弱,是氮化层中“微裂纹”,受到铝合金注入冲击容易破裂掉块。脉状组织形成网状时,更容易出现破裂掉块现象。氮化工件尖角部位容易出现过氮化网状脉状组织,经常出现自动破裂掉块现象。

  4. 氮化层质量控制 通过大量快速热锻机模具早期失效原因分析发现,化合物层和脉状组织的脱落、氮化层硬度梯度不合理是主要失效原因,和铝合金压铸模具失效过程基本一样。我们改进快速热锻机模具氮化层质量后,明显提高了使用寿命,图6、图7为氮化层质量控制氮化效果。

  5、化合物层是又硬又脆的组织,与其他部位膨胀系数差距比较大,受到外力冲击和冷热冲击时容易破裂,工作面内圆弧失效氮化层中化合物层受到铝合金熔液注入冲击和模具工作冷热冲击而破裂掉块,已经看不到化合物层。


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