新型覆膜砂铸造模具的热处理铝,镁和锌等低熔点合金用挤压铸造模具的热处理一般选用热模工具钢作为模具材料,经调质处理后再进行氮化或氰化等表面处理。采用4Cr5MoSiV1钢制作模具时,也可采用近年来发展起来的真空热处理技术。使用结果表明,4Cr5MoSiV1钢比较适用于铝、镁和锌等合金的挤压覆膜砂设计模具,并能获得比3Cr2W8V钢更高的使用寿命。铜合金用挤压铸造 模具的热处理,对常用的模具钢3Cr2W8V钢主要进行调质处理,对模具还要进行渗氮处理以避免粘焊,但是渗氮后脆性增加,故需再进行高温回火。黑色金属用挤压铸造模具的热处理一般采用渗金属及三元共渗工艺,以提高模具的抗热疲劳性能。
挤压新型覆膜砂铸造模具铜合金用材料铜合金的浇注温度约为900~1 180 C,模具在工作过程中出现的粘焊、热疲劳裂纹、表面氧化等损坏比铝合金严重的多叫。目前模具河北覆膜砂材料主要采用3Cr2W8V等铬钨钒钢,并经调质处理,也可采用4Cr5MoSiV1钢。模具寿命一般在千次以上。对于冲头、型芯等受热、受力较大的零件,为提高其寿命,则可采用难熔金属。如钨基合金Anviloy 1150,其化学成分w为90% W.4% Mo、4% Ni和2% Fe,采用粉末冶金方法生产。由于钨合金熔点高,液态金属对其润湿性低、粘附性小,不易造成粘焊、熔蚀等模具损伤,并且钨合金在600C以上的高温性能高于钢,因此适用于铜合金用模具。与其类似的还有MTZ钼基合金、镍基高温合金Inconel718以及上海钢铁研究所研制的GH-761、GH 4145等难熔金属及高温合金。但是,使用难熔金属及高温合金将会导致成本提高,并使加.工困难口。
新型覆膜砂铸造模具材料及其热处理,应着重考虑以下两方面的因素:在充分发挥现有模具材料潜能的同时,研制新的模具材料;研究新的热处理技术,改进热处理工艺及更新设备,开发新的强化处理方法。面对我国模具技术的现状,除继续引进和研制高性能的模具新钢种外,更应注意研究覆膜砂设计模具的工作条件、失效机理,模具钢的强韧化处理新工艺。
新型覆膜砂热芯盒制芯工艺可采用呋喃树脂可用作粘结剂,热固性酚醛树脂和脲醛树脂也可用作热芯盒制芯工艺。但热固性酚醛树脂的保留期较短,只能存放3个月,夏季较短。酚醛树脂砂在室温下的强度和硬化速度不如脲醛树脂,但含氮量很少,其热强度、析气性和吸湿性均优于脲醛树脂砂。本发明的砂芯成本低廉,常温强度高,硬化速度快,砂芯出砂性能好,但树脂粘度大,混合不容易,砂芯的热强度低,空气排放量大,吸湿大,氮含量高。浇注过程中,覆膜砂设计脲醛树脂受热分解生成氨(NH3)。氨会进一步分解成氮和氢,同时扩散到金属。因此,一些树脂含量较低的铸造厂被用来生产呋喃树脂。
添加剂壳型(芯)广泛应用于铸件的生产中,新型覆膜砂覆膜砂满足各种工况的要求,必须具备基本的性能和一些特殊的性能。当覆膜砂掺入不同的外加剂时,覆膜砂的应用可以得到扩展和改进水平。关于覆膜砂设计涂层砂的性能和涂层砂的性能测试,包括:粘结性、粒度、流动性、熔点固化速率、剥离指数、模具强度、室温强度、高温强度、高温膨胀、气体排放、燃烧降低和溃散性等。