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作者:張璐,鄧靈渠,劉云林,劉
(1)宏觀斷裂分析
圖1模具抽芯外觀
圖2模具抽芯的斷口形貌
圖3模具抽芯斷口分析
(2)成分分析
對(duì)抽芯斷面取樣,用直讀光譜分析儀測(cè)得的化學(xué)成分見(jiàn)附表??梢钥闯?,抽芯的化學(xué)成分符合H13鋼的標(biāo)準(zhǔn)。
應(yīng)該模具鋼實(shí)測(cè)化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))與H13鋼化學(xué)成分的比較(%)
0.37~0.42
5.0~5.5
0.2~0.5
1.2~1.75
0.8~1.2
0.8~1.2
(3)微觀分析
從工件裂紋部位切取縱向和橫向試樣塊,經(jīng)打磨、拋光和腐蝕后觀察,如圖4和圖5所示。縱向看金相組織,根據(jù)北美壓鑄協(xié)會(huì)帶狀組織/微觀不均勻性評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)NADCA#207-2003,帶狀組織等級(jí)在可接受范圍內(nèi),碳化物分布細(xì)小均勻。橫向看金相組織,基體為回火馬氏體和細(xì)小碳化物,晶粒尺寸為7 ~ 8;洛氏硬度46 ~ 48 HRC,滿(mǎn)足硬度要求。正常的金相組織不是抽芯斷裂的原因。
圖4帶狀結(jié)構(gòu)
圖5矩陣結(jié)構(gòu)
沿裂紋源縱向切開(kāi),觀察內(nèi)腔壁附近的金相組織。發(fā)現(xiàn)內(nèi)腔壁非常粗糙,有大量橫向裂紋,如圖6所示。
圖6內(nèi)腔壁附近的橫向裂紋
圖7電火花加工后的白亮層和微裂紋
考慮到抽芯腔長(zhǎng)期被冷卻水包圍,水質(zhì)為普通自來(lái)水,在這樣的環(huán)境下容易發(fā)生腐蝕,如圖8所示。橫向裂紋中有大量腐蝕產(chǎn)物。在抽芯冷卻水路中,當(dāng)水溫達(dá)到60℃以上時(shí),鈣鎂離子容易分解結(jié)垢。當(dāng)水冷卻時(shí),冷卻水中的微溶物質(zhì)結(jié)晶析出,在抽芯腔內(nèi)表面形成硫酸鈣、碳酸鈣等水垢。水中含有的溶解氣體和腐蝕性鹽等電解質(zhì)與H13有關(guān)模具鋼接觸,由于電解質(zhì)的作用,使模具鋼Fe2+在表面析出,內(nèi)腔表面被腐蝕。同時(shí),空氣中的灰塵和雜物混入冷卻水中, 導(dǎo)致微生物的繁殖,加速模具的抽芯腐蝕。
圖8橫向裂紋中的腐蝕產(chǎn)物
2.改進(jìn)和效果
圖9改進(jìn)EDM后的白亮層
之后必須去除白色層,但是手工拋光必然會(huì)導(dǎo)致拋光面粗糙。h13產(chǎn)于中國(guó)。模具鋼制造商,不平的表面也會(huì)成為斷裂的起點(diǎn)。為了盡量減少這種不平整的表面,采用電解拋光。打磨好的抽芯腔是陽(yáng)極,難溶金屬是陰極,兩極同時(shí)浸入電解槽中。施加直流電產(chǎn)生選擇性陽(yáng)極溶解,從而降低型腔表面粗糙度,達(dá)到表面光滑的效果。
(1)模具電火花加工后,必須去除白層,型腔表面必須電解拋光,增加光潔度,防止微裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展。
(2)在普通自來(lái)水的環(huán)境下,通過(guò)冷卻水通道的抽芯腔會(huì)被腐蝕,造成斷裂。在冷卻水中加入一定量的緩蝕劑和阻垢劑后,有效地減少了腐蝕,延長(zhǎng)了模具的壽命。h13產(chǎn)于中國(guó)。模具鋼制造商?
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