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铍铜在汽车铝合金轮毂低压铸造模具中的应用

来源:   发布时间:2020-12-22   点击量:82

现有铝合金轮毂低压铸造模具现状

        近几年随着我国汽车行业的快速发展,带动了铝合金轮毂行业的发展。低压铸造作为铝合金轮毂主要工艺已经发展的相对比较成熟,通过调整模具冷却介质和优化工艺来大幅提高生产效率潜力有限,因此尝试使用新的模具材料来提高压铸生产效率将是很有希望的改进方向

        铝轮毂低压铸造模具的工作特点是受冷热循环作用,每次液态铝合金成形后通过用水、蒸汽、空气等介质冷却模腔部分。因模腔的工作状态是反复受热和冷却,从而使模腔表层金属产生反复的热胀冷缩,即反复承受拉压应力作用,结果引起模腔表面出现龟裂。由此,铝轮毂低压铸造模具材料主要选用具有较高热疲劳抗力的模具钢,其中顶模和底模普遍采用H13钢,边模普遍采用35CrMo钢。

        随着铝轮毂生产效率要求却来越高,以水为冷却介质的水冷模具使用越来越普遍,实际使用过程中,水冷模具相较于风冷模具使用寿命缩短20%以上,特别是边模的变形和开裂给生产带来极大的困扰,因此为满足生产的需要,对模具的导热性和热疲劳抗力提出了更高的要求

       

铍铜在模具行业中的应用

       铍铜合金因铸造性能好,容易制得精度高、形状复杂且图案清晰的铸件;高强度、高硬度耐磨耐腐蚀性能好;热导率高,提高了成形周期;使用周期长;容易焊接修复,并且强度不受损失;不生锈,容易维修、保养等优点,在生产塑料、玻璃和金属制品的模具中广泛应用。

       铍铜的硬度在36~42HRC时能够达到适用于塑胶模具制造要求的硬度、强度、高的导热率,机加工简易方便、模具使用寿命长的特点以及节省开发生产周期等。铍铜材料的导热特性有利于控制塑料加工模具的温度,也更容易控制成型周期,同时可以保证模具壁温的均匀性;如果与钢模相比,铍铜的成型周期要短得多,模具的平均温度可降低20%左右,当平均脱模温度与模具平均壁温之间相差较小时(例如在模具零件不易被冷却的情况下)使用铍铜模具材料,冷却的时间可以缩短40%,而模具壁温只降低15%;模具壁温均匀性好,提高了制品的质量;模具结构简化,因为冷却管道减少;可以提高物料温度,从而减小制品的壁厚,降低产品的成本。在铍铜的强度和硬度符合要求的情况下,铍铜对模具温度应力的不敏感性可以大大提高模具的使用寿命。铍铜对热应力的抵抗性远比模具钢要强得多,从这一点来说铍铜的使用寿命是令人瞩目的。

       

铍铜铝轮毂模具的初步应用

       铍铜铝轮毂模具的初步探索冷却镶块作为水冷模具温度变化最剧烈的部件,承受的拉压应力最强,因此冷却镶块成为水冷模具最容易变形和开裂的部件,使用铍铜作为冷却镶块的制作材料能够很好的对铍铜在铝轮毂模具中的应用进行有效的应用

       

铍铜在模具镶块的使用过程中遇到了一些问题:

      1、铍铜镶块表面模具涂料附着力较小,模具涂料脱落严重,造成模具粘铝严重,外观较差;铸件轮辋缩松,降低铸造成品率;

      2、铸件尺寸变化较大,机加工加工量减少,废品率上升;增大机加设计加工量降低了金属利用率,提高了成本;

      3、铍铜镶块腐蚀严重,需要每次模具维护进行补焊,模具维修难度加大;

      4、经过上述分析,造成涂料脱落和铸件机加工量减少的原因是铍铜的热膨胀系数较大,铍铜镶块温度升高后体积增大,使涂料固化层破裂,型腔体积减小;而铍铜镶块腐蚀严重的原因在于铍铜最佳使用温度为300℃以下,铝轮毂的铝合金液温度为690~720℃,铍铜的使用温度过高。

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