Diskussion des Wärmebehandlungsprozesses über die Druckgussform aus Aluminium-Magnesium-Legierung

Der Einsatz von Zähigkeitsbehandlungen und Oberflächenverstärkungsbehandlungsverfahren ist eine wichtige Produktionsmethode zur Verbesserung der Leistung und Lebensdauer der Form. Entsprechend den Arbeitsbedingungen und Leistungsanforderungen von Druckgussformen aus Aluminium-Magnesium-Legierung werden in diesem Artikel die Eigenschaften der Form analysiert Wärmebehandlung und gängige Prozesse im Detail und weist darauf hin, dass eine vernünftige Formulierung der Spezifikationen für den Wärmebehandlungsprozess die Härte der Formoberfläche, die Verschleißfestigkeit, die Kernfestigkeit und die Zähigkeit sicherstellen und Korrosion durch flüssige Metalle verhindern kann. Durch das Anhaften an der Form kann die Ausschussrate effektiv reduziert und die Lebensdauer der Form deutlich erhöht werden.

Aluminium-Magnesium-Legierungen werden aufgrund ihrer geringen Dichte und hohen Festigkeit immer häufiger eingesetzt. Unter anderem zeichnet sich die Druckgusstechnologie aus Aluminium-Magnesium-Legierungen als fortschrittliches Schneidverfahren durch eine hohe Produktionseffizienz, eine Einsparung von Rohstoffen, eine Reduzierung der Produktionskosten, eine gute Produktleistung und eine hohe Präzision aus. , Hauptsächlich in der Elektronik-, Automobil-, Motoren-, Haushaltsgeräte- und anderen Industriezweigen eingesetzt, wurden einige hochleistungsfähige, hochpräzise und hochzähe hochwertige Aluminium-Magnesium-Legierungsprodukte auch relativ häufig in großen Flugzeugen, Schiffen und anderen Industriezweigen eingesetzt hohe technische Anforderungen.

Arbeitsbedingungen und Leistungsanforderungen von Druckgussformen aus Aluminium-Magnesium-Legierung

Die Druckgussform aus einer Aluminium-Magnesium-Legierung ist eine Form, die zum Druckgießen von Gussteilen aus einer Aluminium-Magnesium-Legierung auf einer Druckgussmaschine verwendet wird. Der Schmelzpunkt einer Aluminiumlegierung beträgt 600 bis 750 °C und der Schmelzpunkt einer Magnesiumlegierung beträgt 600 bis 700 °C. Die Temperatur der Arbeitsfläche kann im Allgemeinen auf 500 bis 600 °C ansteigen. Die Oberflächen der Kavität, des Dorns und der Düse sind starken Temperaturschwankungen ausgesetzt und die Oberfläche der Form ist anfällig für thermische Ermüdungsrisse. Darüber hinaus haftet die Aluminium-Magnesium-Legierung während des Druckgussprozesses leicht an der Oberfläche der Form, was den kontinuierlichen Betrieb der Druckgussproduktion beeinträchtigt. Die flüssige Aluminium-Magnesium-Legierung hat eine starke Erosionswirkung auf die Oberfläche der Form. Um Druckgussformen aus einer Aluminium-Magnesium-Legierung herzustellen, muss das Formmaterial daher eine hohe Anlassstabilität und Beständigkeit gegen Kälte- und Hitzeermüdung bei etwa 600 °C sowie eine gute Beständigkeit gegen hohe Temperaturen, hohen Druck und hohe Geschwindigkeit aufweisen. und hohe Erosionsbeständigkeit flüssiger Aluminium-Magnesium-Legierungen. Um das Potenzial des Formmaterials auszuschöpfen und die Lebensdauer der Form zu verbessern, sind die Festigkeit und Zähigkeit der Form und gleichzeitig die richtige Wärmebehandlung erforderlich. Zu den derzeit im Formenbau am häufigsten verwendeten Druckgussstählen aus Aluminium-Magnesium-Legierungen gehören: 3Cr2W8V-Stahl, 4Cr5MoSiV1-Stahl, 4Cr3Mo3SiV-Stahl, 4Cr5MoSiV-Stahl und neue Stahltypen 4Cr5Mo2MnSiV1-Stahl und 3Cr3Mo3VNb-Stahl.

Herstellungsprozess einer Druckgussform aus einer Aluminium-Magnesium-Legierung

Der Herstellungsprozess von Druckgussformen aus Aluminium-Magnesium-Legierung ist: Stanzen→Schmieden→Kugelglühen→Bearbeiten→Abschrecken, Anlassen→Reparieren, Schleifen, Polieren→Nitririeren (Nitrocarburieren)→Montage und Verwendung.

Verfahren zur Verstärkungs- und Zähigkeitsbehandlung einer Druckgussform aus einer Aluminium-Magnesium-Legierung

Die Vorspannbehandlung der Druckgussform aus einer Aluminium-Magnesium-Legierung besteht darin, die Struktur des Stahls zu verändern, um die erforderliche Struktur und Leistung der Form zu erhalten. Die Wärmebehandlung sollte auf dem Formmaterial, der Form, der Größe und der Komplexität der Form basieren, um die Spezifikationen des Wärmebehandlungsprozesses zu bestimmen.

3.1 Vorwärmebehandlung

Die Vorwärmebehandlung der Druckgussform kann drei Prozesse umfassen: kontinuierliches Glühen, isothermes Glühen sowie Abschreck- und Anlasswärmebehandlung. Der Zweck besteht darin, vor der abschließenden Wärmebehandlung eine gleichmäßige Struktur und dispergiertes Karbid zu erhalten, um die Festigkeit und Zähigkeit des Stahls zu verbessern. Der kontinuierliche Glühprozess ist relativ einfach und es kann auch eine bessere körnige Perlitstruktur erhalten werden. Bei Druckgussformen mit komplexen Formen und hohen Anforderungen kann isothermes Glühen eingesetzt werden, um eine idealere körnige Perlitstruktur zu erhalten.

3.2 Abschrecken und Vorwärmen

Druckgussformstahl ist meist hochlegierter Stahl mit schlechter Wärmeleitfähigkeit. Beim Abschrecken und Erhitzen werden häufig Vorwärmmaßnahmen ergriffen. Die Anzahl der Vorwärmungen und die Temperatur hängen von der Zusammensetzung des Matrizenstahls und den Anforderungen an die Formverformung ab. Für Formen mit niedriger Abschrecktemperatur, einfacher Form und geringen Verformungsanforderungen ist beim Abschrecken und Erhitzen ohne Rissbildung eine Vorwärmung (800–850 °C) erforderlich. Für Formen mit höherer Abschrecktemperatur, komplexen Formen und hohen Verformungsanforderungen ist eine sekundäre Vorwärmung (600–650 °C, 800–850 °C) erforderlich. Der Zweck besteht darin, die beim Erhitzen entstehenden Spannungen zu reduzieren und gleichzeitig die Gesamtstruktur der Form gleichmäßiger zu machen.

3.3 Abschreckerwärmung

Die Abschreckerwärmungstemperatur der Druckgussform kann gemäß der Abschreckerwärmungsspezifikation jeder Stahlsorte umgesetzt werden. Beispielsweise beträgt die Abschrecktemperatur von 3Cr2W8V-Stahl 1050 bis 1150 °C und die Abschrecktemperatur von H13-Stahl 1020 bis 1100 °C. Eine Erhöhung der Abschrecktemperatur der beiden Stähle kann die Hochtemperaturfestigkeit und die thermische Ermüdungsbeständigkeit der Druckgussform erhöhen, führt jedoch zu einer stärkeren Verformung der Form. Beim Erhitzen in einem Salzbadofen sollte zur Vermeidung einer oxidativen Entkohlung auf der Formoberfläche ein Bariumchlorid-Salzbad mit guter Desoxidation verwendet und die Desoxidation häufig durchgeführt werden. Beim Erhitzen in einem kastenförmigen Widerstandsofen sollte eine Schutzatmosphäre herrschen; oder Erhitzen in einem allgemeinen Widerstandsofen vom Kastentyp nach dem Verpacken. Um die vollständige Auflösung der Karbide sicherzustellen, einen gleichmäßigen Austenit zu erhalten und eine gute Hochtemperaturleistung zu erzielen, sollte die Abschreck- und Heizhaltezeit von Druckgussformen entsprechend verlängert werden. Im Allgemeinen beträgt der Wärmehaltekoeffizient im Salzbadofen 0.8–1.0 min/mm.

3.4 Abschreckkühlung

Die Ölabschreckungsrate ist schnell und es kann eine gute Leistung erzielt werden, aber die Tendenz zur Verformung und Rissbildung ist groß. Im Allgemeinen werden ölgekühlte Druckgussformen mit einfachen Formen und geringen Verformungsanforderungen verwendet; Bei Druckgussformen mit komplexen Formen und hohen Verformungsanforderungen sollte hierarchisches Abschrecken verwendet werden, um Verformungen und Risse in der Form zu verhindern. Die Abschreckkühlung sollte so langsam wie möglich erfolgen, um die Verformung durch das Abschrecken zu reduzieren. Das Erhitzen und Abschrecken erfolgt in einem Vakuum-Widerstandsofen. Die Kühlung kann durch Gasabschrecken erfolgen. Beim Abkühlen können Erhitzen und Abschrecken in einem Salzbad sowie Grading-Abschrecken angewendet werden. Wenn die Form abgeschreckt und abgekühlt wird, wird sie im Allgemeinen auf 150 bis 200 °C abgekühlt und dann unmittelbar nach dem Einweichen angelassen. Es darf nicht auf Raumtemperatur abkühlen.

3.5 Tempern

Die Härte der Druckgussform wird durch Tempern erreicht, und die Härte des Druckgussformhohlraums wirkt sich direkt auf die Warm- und Kaltermüdungslebensdauer der Form aus. Unterschiedliche Materialien, unterschiedliche Abschrecktemperaturen und Anlasstemperaturen sind ebenfalls unterschiedlich. Beispielsweise beträgt die Härte der Druckgussform aus 3Cr2W8V-Stahl und einer Aluminium-Magnesium-Legierung im Allgemeinen 42 bis 48 HRC, und die Anlasstemperatur wird im Allgemeinen zwischen 560 und 620 °C gewählt 670℃. Die Härte nach dem Abschrecken bei 1150 °C und dem Anlassen bei 650 °C beträgt 45 HRC; während die Härte nach dem Abschrecken bei 1050 °C und dem Anlassen bei 650 °C 35 HRC beträgt. Die Härte der Druckgussform aus H13-Stahl und einer Aluminium-Magnesium-Legierung muss 44 bis 50 HRC betragen. Der sekundäre Härtungspeak von H13-Stahl tritt beim Anlassen bei 500 °C auf, die Größe des Peaks hängt jedoch von der Abschrecktemperatur ab. Die Anlasstemperatur beträgt im Allgemeinen 560 bis 620 °C. Das Tempern sollte 2 bis 3 Mal durchgeführt werden. Die Temperatur des ersten Anlassens kann niedriger sein. Nach dem ersten Anlassen den Härtewert messen. Wenn die erforderliche Härte erreicht ist, sollte die Anlasstemperatur um 20 bis 30 °C gesenkt werden, um eine Abnahme der Härte zu vermeiden. Wenn die Härte zu hoch ist, passen Sie die Anlasstemperatur entsprechend an, um die Härteanforderung entsprechend der hohen Härte zu erfüllen. Das dritte Anlassen dient der Verbesserung der Zähigkeit, die Anlasstemperatur sollte höher sein als beim zweiten

Die sekundäre Anlasstemperatur ist 30 bis 50 °C niedriger. Die Anlass- und Haltezeit sollte ausreichend sein, um die beim Abschrecken entstehenden Spannungen zu beseitigen und die Bildung von Formrissen zu reduzieren. Die Haltezeit pro Temperierung beträgt 2h, bei großen Formen verlängert sich die Haltezeit entsprechend. Aufgrund der hohen thermischen Belastung und Gefügespannung der Druckgussform nach dem Abschrecken wird die Form in der Regel sofort nach dem Abkühlen auf 150–200 °C angelassen.

Oberflächenverstärkungsbehandlungsverfahren für eine Druckgussform aus einer Aluminium-Magnesium-Legierung

Nach dem Abschrecken und Anlassen ist die Oberflächenhärte der Druckgussform aus einer Aluminium-Magnesium-Legierung nicht sehr hoch. Um eine hohe Härte und Verschleißfestigkeit auf der Oberfläche der Form zu erreichen, während der Kernteil noch eine ausreichende Festigkeit und Zähigkeit beibehält, und um die Antihaftleistung der Druckgussform aus Aluminium-Magnesium-Legierung zu verbessern, wird Oberflächennitrieren oder Nitrieren durchgeführt kann an der Form durchgeführt werden. Aufkohlungsbehandlung.

4.1 Nitrierbehandlung

Beim Nitrieren handelt es sich um einen Wärmebehandlungsprozess, bei dem die Oberfläche von Stahl nitriert wird, um die Stickstoffkonzentration in der Oberflächenschicht zu erhöhen. Der Zweck des Nitrierens besteht darin, die Verformung von Formteilen zu reduzieren, die Oberflächenhärte, Verschleißfestigkeit, Ermüdungsfestigkeit und Fressfestigkeit von Druckgussformen aus Aluminium-Magnesium-Legierung zu verbessern und die Korrosionsbeständigkeit der Form gegenüber der Atmosphäre und überhitztem Dampf zu verbessern. und verbessern die Temper- und Erweichungsbeständigkeit. Kerbempfindlichkeit. Festnitrieren, Flüssignitrieren und Gasnitrieren sind gängige Nitrierverfahren. Neue Technologien wie Ionennitrieren, Vakuumnitrieren, elektrolytisches Nitrieren und Hochfrequenznitrieren können den Nitrierzyklus erheblich verkürzen, eine hochwertige Nitrierschicht erhalten und die Wirtschaftlichkeit von Unternehmen verbessern, sodass sie in der Produktion weit verbreitet sind.

4.2 Nitrocarburieren

Beim Nitrocarburieren handelt es sich um Ammoniak plus Alkoholflüssigkeiten (Methanol, Ethanol) und co-permeierende Medien wie Harnstoff, Formylkleber und Triethanolkleber. Die thermische Zersetzungsreaktion findet bei einer bestimmten Temperatur statt und erzeugt aktive Stickstoff- und Kohlenstoffatome, die durch Druckguss aus Aluminium-Magnesium-Legierungen erzeugt werden. Nachdem die Formoberfläche absorbiert wurde, diffundiert es und dringt in die Formoberflächenschicht ein, um eine stickstoffbasierte Nitrocarburierungsschicht zu erhalten, so dass die Form eine höhere Oberflächenhärte, Ermüdungsbeständigkeit, Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit erhält. Zu den Nitrocarburierungsmethoden gehören Flüssigkeits- und Gasmethoden, und die meisten in der Produktion verwendeten Methoden sind Gasnitrocarburieren. Die Druckgussform aus H13-Stahl und Aluminiumlegierung wird in zwei Stufen der Vorwärmebehandlung bei 550℃×40min und 850℃×40min in einem Hochtemperatur-Salzbadofen erhitzt, bei 1030℃ abgeschreckt, bei 600℃ angelassen und dann einer Wärmebehandlung unterzogen zur gasnitrocarburierenden Wärmebehandlung bei 580℃. Die Härte liegt über 900 HV, die Matrixhärte beträgt 46–48 HRC, die Verschleißfestigkeit, Ermüdungsbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit der Form werden deutlich verbessert, und es gibt keine Adhäsion, Abblättern, Kratzer und Korrosion, was die Lebensdauer der Form effektiv verbessert Schimmel.

Zusammenfassung

Als wichtige Verarbeitungsausrüstung haben Druckgussformen aus Aluminium-Magnesium-Legierung einen direkten Einfluss auf die Produktqualität und den wirtschaftlichen Nutzen des Unternehmens. Untersuchungen und Statistiken zeigen, dass Formausfälle aufgrund unsachgemäßer Wärmebehandlung etwa 50 % aller Ausfälle ausmachen. Daher sind eine angemessene Auswahl von Verfahren zur Verstärkungs- und Zähigkeitsbehandlung sowie zur Oberflächenverstärkung und eine strenge Kontrolle der Spezifikationen des Wärmebehandlungsprozesses wichtige Möglichkeiten zur Verbesserung der Formleistung und -lebensdauer. Bei der Herstellung von Druckgussformen aus Aluminium-Magnesium-Legierung ist es notwendig, Fehlerursachen entsprechend den Arbeitsbedingungen der Form zu analysieren und zu untersuchen und Wärmebehandlungsprozesse angemessen zu formulieren, um die Oberflächenhärte, Verschleißfestigkeit, Kernfestigkeit und Zähigkeit der Form sicherzustellen und Metall zu verhindern Flüssigkeitskorrosion und Anhaften der Form sowie eine wirksame Reduzierung der Ausschussrate und eine deutliche Verbesserung der Lebensdauer der Form.

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