Discusión del proceso de tratamiento térmico del molde de fundición a presión de aleación de aluminio y magnesio

El uso del tratamiento de endurecimiento y el proceso de tratamiento de fortalecimiento de la superficie es una forma de producción importante para mejorar el rendimiento y la vida útil del molde.De acuerdo con las condiciones de trabajo y los requisitos de rendimiento de los moldes de fundición a presión de aleación de aluminio y magnesio, este artículo analiza las características del molde. el tratamiento térmico y los procesos comunes en detalle, y señala que una formulación razonable de las especificaciones del proceso de tratamiento térmico puede garantizar la dureza de la superficie del molde, la resistencia al desgaste, la resistencia y tenacidad del núcleo y evitar la corrosión del metal líquido. Adherirse al molde puede reducir efectivamente la tasa de desperdicio y aumentar significativamente la vida útil del molde.

Las aleaciones de aluminio y magnesio se utilizan cada vez más debido a su baja densidad y alta resistencia. Entre ellos, la tecnología de fundición a presión de aleación de aluminio y magnesio, como un proceso de corte avanzado, tiene las características de alta eficiencia de producción, ahorro de materias primas, reducción de costos de producción, buen rendimiento del producto y alta precisión. , Utilizado principalmente en electrónica, automóviles, motores, electrodomésticos y otras industrias, algunos productos de aleación de aluminio y magnesio de alta calidad, alta precisión y alta tenacidad también se han aplicado a grandes aviones, barcos y otras industrias con relativamente altos requisitos técnicos.

Condiciones de trabajo y requisitos de rendimiento de los moldes de fundición a presión de aleación de aluminio y magnesio

El molde de fundición a presión de aleación de aluminio y magnesio es una matriz de moldeo que se utiliza para fundir piezas de aleación de aluminio y magnesio en una máquina de fundición a presión. El punto de fusión de la aleación de aluminio es 600 ～ 750 ℃, y el punto de fusión de la aleación de magnesio es 600 ～ 700 ℃. La temperatura de la superficie de trabajo generalmente puede subir a 500 ～ 600 ℃. Las superficies de la cavidad, el mandril y la boquilla están todas sujetas a fuertes fluctuaciones de temperatura, y la superficie del molde es propensa a las grietas por fatiga térmica. Además, la aleación de aluminio y magnesio es fácil de adherir a la superficie del molde durante el proceso de fundición a presión, lo que afecta la operación continua de la producción de fundición a presión. La aleación líquida de aluminio y magnesio tiene un fuerte efecto de erosión en la superficie del molde. Por lo tanto, para fabricar moldes de fundición a presión de aleación de aluminio y magnesio, se requiere que el material del molde tenga una alta estabilidad de revenido y resistencia a la fatiga por frío y calor a aproximadamente 600 ° C, y que tenga buena resistencia a alta temperatura, alta presión, alta velocidad, y alta resistencia a la erosión de las aleaciones líquidas de aluminio y magnesio. Se requiere la resistencia y tenacidad del molde y, al mismo tiempo, el tratamiento térmico correcto para aprovechar el potencial del material del molde y mejorar la vida útil del molde. En la actualidad, los aceros de fundición a presión de aleación de aluminio y magnesio comúnmente utilizados en la fabricación de moldes incluyen: acero 3Cr2W8V, acero 4Cr5MoSiV1, acero 4Cr3Mo3SiV, acero 4Cr5MoSiV y nuevos tipos de acero 4Cr5Mo2MnSiV1 y acero 3Cr3Mo3VNb.

Ruta del proceso de fabricación del molde de fundición a presión de aleación de aluminio y magnesio

El proceso de fabricación del molde de fundición a presión de aleación de aluminio y magnesio es: corte → forjado → recocido esferoidizante → mecanizado → temple, revenido → reparación, rectificado, pulido → nitruración (nitrocarburación) → montaje y uso.

Proceso de tratamiento de refuerzo y endurecimiento del molde de fundición a presión de aleación de aluminio y magnesio

El tratamiento de endurecimiento del molde de fundición a presión de aleación de aluminio y magnesio consiste en cambiar la estructura del acero para obtener la estructura y el rendimiento requeridos del molde. El tratamiento térmico debe basarse en el material del molde, la forma, el tamaño y la complejidad del molde para determinar las especificaciones del proceso de tratamiento térmico.

3.1 Tratamiento de precalentamiento

El tratamiento de precalentamiento del molde de fundición a presión puede adoptar tres procesos: recocido continuo, recocido isotérmico y templado y tratamiento térmico de revenido. El propósito es obtener una estructura uniforme y carburo disperso antes del tratamiento térmico final para mejorar la resistencia y tenacidad del acero. El proceso de recocido continuo es relativamente simple y también se puede obtener una mejor estructura de perlita granular. Para moldes de fundición a presión con formas complejas y altos requisitos, se puede utilizar el recocido isotérmico para obtener una estructura de perlita granular más ideal.

3.2 Enfriamiento y precalentamiento

El acero para moldes de fundición a presión es principalmente acero de alta aleación con mala conductividad térmica. A menudo se toman medidas de precalentamiento durante el enfriamiento y el calentamiento. El número de precalentamiento y la temperatura dependen de la composición del acero de la matriz y de los requisitos para la deformación del molde. Para moldes con baja temperatura de enfriamiento, forma simple y requisitos de baja deformación, se requiere un precalentamiento (800 ～ 850 ℃) durante el enfriamiento y calentamiento sin agrietarse. Para moldes con temple a temperaturas más altas, formas complejas y requisitos de alta deformación, es necesario un precalentamiento secundario (600-650 ° C, 800-850 ° C). El propósito es reducir la tensión generada durante el proceso de calentamiento y, al mismo tiempo, uniformar la estructura general del molde.

3.3 Enfriamiento de calentamiento

La temperatura de calentamiento de enfriamiento rápido del molde de fundición a presión se puede implementar de acuerdo con la especificación de calentamiento de enfriamiento de cada grado de acero. Por ejemplo, la temperatura de enfriamiento del acero 3Cr2W8V es de 1050 ~ 1150 ℃, y la temperatura de enfriamiento del acero H13 es de 1020 ~ 1100 ℃. El aumento de la temperatura de enfriamiento de los dos aceros puede aumentar la resistencia a altas temperaturas y la resistencia a la fatiga térmica del molde de fundición a presión, pero aumentará la deformación del molde. Cuando se calienta en un horno de baño de sal, para evitar la descarburación oxidativa en la superficie del molde, debe usarse un baño de sal de cloruro de bario con buena desoxidación y la desoxidación debe realizarse con frecuencia. Cuando se calienta en un horno de resistencia tipo caja, se debe adoptar una atmósfera protectora; o calentar en un horno de resistencia de tipo caja general después del empaque. Para asegurar la disolución completa de los carburos, obtener austenita uniforme y obtener un buen rendimiento a alta temperatura, el tiempo de retención de enfriamiento y calentamiento de los moldes de fundición a presión debe extenderse adecuadamente. Generalmente, el coeficiente de mantenimiento del calentamiento en el horno de baño de sal es de 0.8-1.0 min / mm.

3.4 Apagar enfriamiento

La velocidad de enfriamiento del aceite es rápida y se puede obtener un buen rendimiento, pero la tendencia a la deformación y al agrietamiento es grande. Generalmente, se utilizan moldes de fundición a presión refrigerados por aceite con formas simples y bajos requisitos de deformación; para moldes de fundición a presión con formas complejas y altos requisitos de deformación, se debe utilizar un temple jerárquico para evitar la deformación y el agrietamiento del molde. El enfriamiento por enfriamiento debe ser lo más lento posible para reducir la deformación por enfriamiento, el calentamiento y el enfriamiento en un horno de resistencia al vacío, el enfriamiento puede adoptarse mediante enfriamiento por gas. Se puede adoptar el calentamiento y enfriamiento en un baño de sal, y el enfriamiento gradual durante el enfriamiento. Cuando el molde se apaga y enfría, generalmente se enfría a 150 ～ 200 ℃ y luego se templa inmediatamente después del remojo. No se deja enfriar a temperatura ambiente.

3.5 Templado

La dureza del molde de fundición a presión se logra mediante el templado, y la dureza de la cavidad del molde de fundición a presión afecta directamente la vida de fatiga en frío y en caliente del molde. Los diferentes materiales, diferentes temperaturas de enfriamiento y templado también son diferentes. Por ejemplo, la dureza del molde de fundición a presión de aleación de aluminio y magnesio de acero 3Cr2W8V es generalmente de 42 ～ 48HRC, y su temperatura de revenido generalmente se selecciona entre 560 ～ 620 ℃, pero si se usa enfriamiento a alta temperatura, la temperatura de revenido es tan alta 670 ℃. La dureza después de templar a 1150 ° C y templar a 650 ° C es 45HRC; mientras que la dureza después de templar a 1050 ° C y templar a 650 ° C es 35HRC. La dureza del molde de fundición a presión de aleación de aluminio y magnesio de acero H13 debe ser de 44 ～ 50HRC. El pico de endurecimiento secundario del acero H13 aparece cuando se templa a 500 ℃, pero el tamaño del pico está relacionado con la temperatura de temple. La temperatura de revenido es generalmente de 560 ～ 620 ℃. El templado debe realizarse de 2 a 3 veces. La temperatura del primer revenido puede ser menor. Después del primer revenido, mida el valor de dureza. Si se alcanza el requisito de dureza, la temperatura de revenido debe reducirse en 20 ～ 30 ℃ para evitar que la dureza disminuya. Si la dureza es demasiado alta, ajuste la temperatura de revenido apropiadamente para cumplir con el requisito de dureza de acuerdo con la dureza alta. El tercer revenido es para mejorar la tenacidad, la temperatura de revenido debe ser más alta que la segunda

La temperatura de revenido secundario es 30 ～ 50 ℃ más baja. El tiempo de revenido y mantenimiento debe ser suficiente para eliminar la tensión generada durante el enfriamiento rápido y reducir la formación de grietas en el molde. El tiempo de espera para cada revenido es de 2 h, y el tiempo de espera para moldes grandes se amplía adecuadamente. Debido al alto estrés térmico y al estrés de la microestructura de la matriz de fundición a presión después del enfriamiento, la matriz generalmente se templa inmediatamente después de enfriar a 150-200 ° C.

Proceso de tratamiento de fortalecimiento de la superficie del molde de fundición a presión de aleación de aluminio y magnesio

Después del temple y revenido, la dureza de la superficie de la matriz de fundición a presión de aleación de aluminio y magnesio no es muy alta. Para obtener una alta dureza y resistencia al desgaste en la superficie del molde, mientras que la parte del núcleo aún mantiene suficiente resistencia y tenacidad, y para mejorar el rendimiento antiadherente del molde de fundición a presión de aleación de aluminio y magnesio, nitruración o nitruración de la superficie. se puede realizar en el molde. Tratamiento de carburación.

4.1 Tratamiento de nitruración

La nitruración es un proceso de tratamiento térmico de nitruración de la superficie del acero para aumentar la concentración de nitrógeno en la capa superficial. El propósito de la nitruración es reducir la deformación de las piezas del molde, mejorar la dureza de la superficie, la resistencia al desgaste, la resistencia a la fatiga y la resistencia al agarre de los moldes de fundición a presión de aleación de aluminio y magnesio, mejorar la resistencia a la corrosión del molde contra la atmósfera y el vapor sobrecalentado, y mejorar la resistencia al revenido y ablandamiento. Sensibilidad a la muesca. La nitruración sólida, la nitruración líquida y la nitruración gaseosa son métodos comunes de nitruración. Las nuevas tecnologías como la nitruración de iones, la nitruración al vacío, la nitruración electrolítica y la nitruración de alta frecuencia pueden acortar en gran medida el ciclo de nitruración, obtener una capa de nitruración de alta calidad y mejorar la eficiencia económica de las empresas, por lo que se utilizan ampliamente en la producción.

4.2 Nitrocarburación

La nitrocarburación es amoníaco más líquidos alcohólicos (metanol, etanol) y medios copermeables como urea, cola de formilo y cola de trietanol. La reacción de descomposición térmica ocurre a una cierta temperatura para producir átomos de carbono y nitrógeno activos, que son moldeados a presión por aleaciones de aluminio y magnesio. Después de que la superficie del molde es absorbida, se difunde y penetra en la capa de la superficie del molde para obtener una capa de nitrocarburación a base de nitrógeno, de modo que el molde obtiene mayor dureza superficial, resistencia a la fatiga, resistencia al desgaste y resistencia a la corrosión. Los métodos de nitrocarburación incluyen métodos líquidos y gaseosos, y la mayoría de los métodos utilizados en la producción son la nitrocarburación de gas. El molde de fundición a presión de aleación de aluminio y acero H13 se calienta en dos etapas de tratamiento de precalentamiento a 550 ℃ × 40min y 850 ℃ × 40min en un horno de baño de sal de alta temperatura, se enfría a 1030 ℃, se templa a 600 ℃ y luego se somete a al tratamiento térmico de nitrocarburación de gas a 580 ℃. La dureza es superior a 900HV, la dureza de la matriz es de 46 ~ 48HRC, la resistencia al desgaste, la resistencia a la fatiga y la resistencia a la corrosión del molde mejoran significativamente, y no hay adherencia, pelado, rayones ni corrosión, lo que mejora efectivamente la vida útil del molde. molde.

Conclusión

Como equipo de procesamiento importante, los moldes de fundición a presión de aleación de aluminio y magnesio tienen un impacto directo en la calidad del producto y los beneficios económicos de la empresa. Las investigaciones y las estadísticas muestran que las fallas del molde debido a un proceso de tratamiento térmico inadecuado representan aproximadamente el 50% de las fallas totales. Por lo tanto, la selección razonable de los procesos de tratamiento de refuerzo y endurecimiento y el tratamiento de refuerzo de la superficie y el control estricto de las especificaciones del proceso de tratamiento térmico son formas importantes de mejorar el rendimiento y la vida útil del molde. En la producción de moldes de fundición a presión de aleación de aluminio y magnesio, es necesario analizar y estudiar las causas de fallas de acuerdo con las condiciones de trabajo del molde, y formular razonablemente procesos de tratamiento térmico para garantizar la dureza de la superficie del molde, la resistencia al desgaste, la fuerza y ​​la tenacidad del núcleo, evitar el metal. La corrosión líquida y la adherencia del molde, y reducen efectivamente la tasa de rechazo, mejoran significativamente la vida útil del molde.

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