公司常用金属材料特性及热处理B

5模具零件失效原因分析材質模具失效鋼內疏鬆化學成份偏析帶狀組織鋼的鈍靜度差帶狀(網狀)碳化物球化退火質量不好熱處理回火次數不當硬度不當淬火溫度不當加熱速度不當冷卻速度不當保溫時間不當爐內气份不當機械加工表面粗造度差連結角半徑過小磨削損傷電加工質量差加工應力未除去尺寸精度差設計材料纖維取向不合理硬度不合理選材不當配合精度不當有尖角連結角半徑過小厚薄壁差大操作模具預熱溫度不當終鍛溫度偏低冷卻條件不當壓鑄溫度不當(熱鍛溫度)潤滑條件差去應力次數少設備狀況不好模具安裝不當

5.1模具失效特征一、冷作模具失效特征:

斷裂失效/磨損失效/疲勞失效/塑性變形。二、熱作模具失效特征:

1.熱磨損:

主要是模具與被加工的紅熱金屬坯料之間的摩擦得不到潤滑，被紅熱的金屬坯料氧化，型腔表面層被回火軟化，而氧化又加劇了磨損,形成無數的摩擦溝痕。

2.冷熱疲勞:占失效模具總數的60~70%。冷熱疲勞是模具表面經受反復加熱和冷卻所產生的應力引起疲勞的結果。

3.腐蝕:在高溫下受到流體金屬的物理和化學作用，在壓鑄模具表面產生的腐蝕--表面平整，棱角變鈍，嚴重影響鑄件的幾何形狀、尺寸精度和表面質量。

4.斷裂失效:在壓鑄模當中約占5~10%左右。

5.塌陷

模具在服役過程中，模腔型面變形下塌，使加工零件呎寸超差，從而造成模具失效。A材質

材質錯誤:

(1)造成熱處理工藝不當，熱處理后硬度不足;組織過熱、過燒致使工件報廢;(2)影響材質機械性能造成模具過早失效；材料品質差：<1>材質化學成份與標準不相符；<2>成份偏析:嚴重共晶碳化物帶狀、網狀偏析、夾雜、液析等；

SKH51試樣中部橫向金相照片(不合格)

SLD高倍照片，較完好的魚骨狀共晶碳化物(不合格)SLD共晶碳化物不均勻度1.5級(合格)SKH51共晶碳化物不均勻度2級(合格)材質不良開裂案例圖1SLD模板表面開裂照片，裂紋長度97mm。圖2SLD模板側面照片，存在明顯磨削裂紋。圖3模板開裂附近金相圖片，共晶碳化物不均勻度為網系5.5級。圖4模板未開裂處金相圖片，共晶碳化物不均勻度為1.5級。模板開裂的主要原因是材料內部碳化物分布嚴重不均材質不良所致，而磨削工序進給量過大，亦起促進作用。B.模具結構設計与熱處理:

還須注意其熱處理工藝性，因模具斷面尺寸不均勻，形狀結構不合理(如尖角)等。將促成熱處理加工時。因強大的熱處理應力、組織應力雙重作用，而致使開裂之可能。W/E加工時會打破原有應力平衡，應力重新分配時導致模板薄弱處發生開裂。

C.熱處理加工操作控制不當

YK30、SKS3模板校變形開裂檢討:

熱處理校正時間過長、回火前溫度(80℃)偏低、存在回火不及時之疑點;材質經質量追溯均存在質量缺陷。

SLD結構復雜件加工中開裂異常原因:

工件結構不對稱且直角太多；冷卻模式選擇不當且工件出油溫度過低；壓變形時機控制不當；回火不及時及回火入爐溫度過高(450℃)。裂紋

基體組織高溫回火燒傷層二次淬火燒傷層D研磨加工的影響E.線切割(W/E)及放電(EDM)加工的影響:

金屬表面快速熔化及凝固，形成硬度、組織及性能異常的變質層,最深可達0.1mm,該變質層模具使用壽命將產生較大影響。模具材料與熱處理網址:10.151.7.108/moldsys

壓鑄(鎂/鋁/鋅)利用高壓強制將金屬溶液壓入形狀復雜的金屬模內的一种精密鑄造方法呎寸公差小;表面精度高;較其它鑄造強度高;大量生產,節省成本合金受限制;設備費用高;鑄件氣密性差

第五章壓鑄鎂合金

1AZ91D特性2鎂合金的優勢3鎂合金的應用4耐鹽水腐蝕性5鎂組織形態6存在的問題

1.1鎂合金特性熔液的流動性良好,可以鑄造薄壁之鑄件,但有高溫脆性,容易破裂,壓鑄性不良,若與鋁合金壓鑄件利用同樣的條件鑄造會形成嚴重的破裂;同時因熱膨脹系數大,太高模具溫度,易在肋部發生表面收縮.由于熔液甚易氧化,且接觸空氣會引起燃燒,需加以保護,防止合金在675度以下之氧化.鎂合金的切削性非常好,可以高速切削耐蝕不良,特別是在潮濕空氣及近海之環境為甚,故鎂鑄件必須在壓鑄后施以特別的防護處理.1.2AZ91D化學成份Name

AlZnMnFe(max)Cu(max)Si(max)Ni(max)M

9.100.7730.2510.0010.0010.01200.001H

8.920.7830.2400.0010.0010.01270.001Y

9.170.5550.2270.0010.0010.02080.001R

9.35

0.744

0.2480.001

0.001

0.0164

0.001

ASTMSPEC.

8.5~9.5Al,0.17~0.40Mn,0.45~0.90Zn,0.05maxSi,0.025maxCu,0.001maxNi,0.004maxFe1.3AZ91D特性2鎂合金的優勢Mg與其它金屬材料比較Mg與工程塑膠材料比較★

比重低(為Al的2/3,Fe的1/4)★

高剛性及抗撓曲性★

質地硬,強度較高★

散熱性佳☆成形性及加工性良好★

電磁遮蔽性佳☆耐蝕性一般★優良吸震性,抗衝擊性及抗疲勞性☆

吸振能力佳☆不易磨耗,質感佳☆韌性高☆

尺寸穩定性及抗潛變性佳☆技術門檻高

☆回收性佳3鎂合金的應用領域範圍實用零組件/AppliedParts汽車工業散熱器,輪圈,儀表板框架,方向盤,傳動組件外蓋,氣缸頭蓋,離合器及剎車踏板,外殼懸吊系統支架,凸輪箱罩,油箱蓋,天窗•••等等。3C電子產品筆記型電腦,數位音響(CD/MD),數位影像處理機(VCD/DVD),數位相機,移動電話,個人數位助理器(PDA),通訊器材,資訊家電(IA)產品外殼及零組件•••等等。自行車車身,前叉,輪圈,踏板及其它關鍵零組件•••等等

範圍實用零組件高密封性系統

油壓及氣壓管路元件,幫補外殼,各式閥,冷氣壓縮機外殼•••等等。運動休閑器材

高樂夫球頭,釣竿,弓,捕手面罩,直排輪,滑板車,健身器材外殼•••等等。工業用工具

噴槍,齒輪箱蓋外殼,打釘機,電鋸,電鉆•••等等。武器系統及醫療設備

槍枝殼,彈匣,步兵通訊裝備,高精密儀控,輕量化醫療器材•••等等。3C電子娘產品蜻使用猎鎂合钳金的义理由強度尝/重钳量比嫌佳,案重量刚輕,荷剛性蛋好耐沖私擊,锣耐磨環保高法規脱要求耐熱伏,散检熱性腥佳吸振叔性,邻電磁仪遮蔽信性佳產品哈潮流成本系適當制造榨技術骡成術無可越燃性4拖鎂泽合金狂的耐晕鹽水声腐蝕质性能5劫鎂泼鑄造条組織存在煌的問宇題模具鸭壽命生產死良率化成常烤漆滤異常哥問題第六撒章傻壓宴鑄鋁灯合金1重壓纳鑄鋁夸合金拾之選季擇考独慮機械旅性質月—強班度/膊延性片及硬怀度等老化蔽對於碧性質临及呎闭寸穩塑定性叉之影伙響對於漏壓鑄鸣過程趴之適客應性匆—鑄饱造性供/流脑動性息/冷珍卻收旨縮等低溫被及提歼升溫喷度后炼之強循度變居化機械笨加工喝性拋光叙/電怎鍍/枣烤漆栽及其算它加您工過赏程之纠能力抗蝕租性重量棋及成慎本壓鑄寇鋁合恢金特四性熔點犁低,弊減少火與模艺具之庸溫度梁差流動可性佳荡,提永高壓匪鑄時概之填壶充能缴力熱膨孝脹系掌數小堂,減诵小收稀縮高溫闹脆性释低,串避免慕高溫厌破裂與模危具親目和力酸低,鼓避免运粘模冠,鐵少含量捎不可似太高熔液里的氧竟化少婆,不方影響掉流動跃性鑄造怀應變当少,策,避弊免產廉生變辱形,煮影響崭強度2食壓映鑄性硅顯厦著改刑善流刮動性咸,固资溶銅择改善敢機械骆性質余/切纯削性筹及研喜磨性蝴,鎂验強化野相,狠鐵減比少粘年模.第七让章面壓鑄喂鋅合痕金1床壓获鑄鋅浸合金粱及其梦成份•壓鑄参性能脂非常袜良好格(比营鋁合上金佳抄);•機械脉性質垮佳,尘強度蓄及延僻展性闭等也生甚佳刘;•表面词精光逮好;•流動抽性良递好,毫可以庆壓鑄明斷面诊極薄绝且形职狀復量雜之醒鑄件咐;•鋅鑄循件之建尺寸交精度岛也甚剃高,患但鋅拣鑄件越易產屡生時铁效收靠縮變挽形,穗而使矛其尺毯寸安童定性黄較差普.233號昼與5润號專利鸭鋅合质金成油份(其摇它ZA晕-8倒,Z懂A1圣2等)242世合怀金化问原理•鋁:郊改须善鑄六件強序度及猛降低怜溶鐵李度.尿理想销含量涉在3架.9份~4小.3以%,照若大锯于4固.3武%,扰合金均就會胳變脆萍,不牺易彎睬曲及经鉚接及等加洲工,制若低穗於此沸規定榆,則招壓鑄各薄壁宣件很片困難耗,且辰大鑄滔件冷坛卻過优程中欠有可江能出德現裂咽痕.•鎂:菌改策善鋅恩合金胁中不配純物并存在社而引捐起的刺晶粒短腐蝕凤作用赚,含赠量多绿時會齿降低大沖擊耕強度鞋,引壤起熱坐脆性子;•銅:池防钻止晶险間腐势蝕,月增加栽強度甩,硬福度,觉但若眯超過杂規定欲值,手易使打鑄件昆產生答不穩招定之枪狀況绿;•鉛/腰鎘/