由于壓鑄模具是在高壓將熔融金屬壓鑄成型。成型過程中,模具周期性地經(jīng)加熱和冷卻,且受到高速噴人的灼熱金屬沖刷和腐蝕。模具用料要求有較高的熱疲勞抗力、導(dǎo)熱性及良好的耐磨性、耐蝕性、高溫力學(xué)性能。要滿足不斷提高的使用性能需求僅僅靠模具材料的應(yīng)用仍然很難滿足,必須將各種表面處理技術(shù)應(yīng)用到壓鑄模具的表面處理當(dāng)中才能達(dá)到對壓鑄模具高效率、高精度和高壽命的要求。
壓鑄模失效形式壓鑄模工作時與高溫的液體金屬接觸,不僅受熱時間長,而且受熱的溫度比鍛模還高,受到反復(fù)加熱和冷卻以及金屬液流動的高速沖刷而產(chǎn)生的磨損和腐蝕,并被反復(fù)加熱、冷卻,加工環(huán)境較惡劣。
疲勞裂紋熱疲勞裂紋是壓鑄模最常見的失效形式,占失效比例大。壓鑄過程中壓鑄模在熱循環(huán)及脫模劑導(dǎo)致的拉應(yīng)力與壓應(yīng)力交變循環(huán),反復(fù)經(jīng)受急冷、急熱所造成的熱應(yīng)力,導(dǎo)致在型腔表面或內(nèi)部熱應(yīng)力集中處逐漸產(chǎn)生微裂紋,其形貌多數(shù)呈現(xiàn)網(wǎng)狀,稱龜裂,也有呈放射狀。熱應(yīng)力使熱疲勞裂紋繼續(xù)擴展成宏觀裂紋。從而導(dǎo)致壓鑄模失效。熱疲勞裂紋是熱循環(huán)應(yīng)力、拉伸應(yīng)力和塑性應(yīng)變共同作用而產(chǎn)生的。塑性應(yīng)變促進(jìn)裂紋的形成,拉伸應(yīng)力促進(jìn)裂紋的擴展與延伸。從微觀分析,熱疲勞裂紋在晶界碳化物、夾雜物集中區(qū)萌生,應(yīng)選鋼質(zhì)潔凈、顯微組織均勻的優(yōu)質(zhì)模具鋼有較高的熱疲勞抗力。
整體脆性開裂整體脆性開裂是由于偶然的機械過載或熱過載而導(dǎo)致壓鑄模具災(zāi)難性斷裂。材料斷裂時所達(dá)到的應(yīng)力值一般都遠(yuǎn)低于材料的理論強度,由于微裂紋的存在,受力后將引起應(yīng)力集中,使裂紋尖端處的應(yīng)力比平均應(yīng)力高得多。壓鑄模脆性開裂引起的原因很多,而材料的塑韌性是箱對應(yīng)的最重要的力學(xué)性能。模具鋼中夾雜物減少,韌性明顯提高,在生產(chǎn)中整體脆裂的情況較少發(fā)生。
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