铸铝模使用寿命的分析与对策

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! 科技情报开发与经济
文章编号 :1005-6033 ( 2006) 16-0282-02
SCI-TECH INFORMATION DEVELOPMENT & ECONOMY
2006 年
第 16 卷
第 16 期
收稿日期 :2006-03-07
铸铝模使用寿命的分析与对策
韩金华
( 南通航运职业技术学院机电系 , 江苏南通 ,226006) 摘 要 : 分析 、 总结了影响电机转子铸铝模使用寿命的诸多因素 , 指出了提高铸铝模质
2.3 2.3.1
试验前准备 振动试验设备的准备 振动试验台 : 包括台体和功率放大器两个部分 。 电动振动台是利用
任何传感器产品都处于一定的环境之中 , 我们不仅要关注产品的技 术性能指标 , 更应关注产品的环境适应性和使用的可靠性 。 为了保证产 品具有可靠 的 质 量 , 必 须 对 产 品 进 行 环 境 试 验 , 以 考 核 产 品 对 使 用 环 境 的适应性 。 在实验室内通过模拟方法产生产品实际工作的环境状态或条 件来完成产品的能力考核称之为环境模拟试验 , 简称环境试验 。 振动试 验是环境试验中非常重要和必要的试验之一 。
1
使用模具新材料
原来热铸 模 常 用 的 钢 种 为 3Cr2W8V , 热 疲 劳 寿 命 不 太 理 想 , 已 满 足
不了日益提高的生产需要 。 现采用新型的 H13 ( 4Cr5MoVSi) 作模具钢后 , 可使铸铝模的使用寿命提高 1 倍左右 , 从根本上改变了铸铝模使用寿命 低的状况 。
量 、 延长铸铝模使用寿命的途径和措施 。 关键词 : 铸铝模具 ; 使用寿命 ; 电机转子 ; 制造工艺 中图分类号 :TG76 文献标识码 :A
在 电 机 制 造 中 ,转 子 铸 铝 是 关 键 工 艺 之 一 ,它 直 接 影 响 电 机 的 制 造 质量和制造成本 , 最终影响电机的使用性能 。 根据大量的生产统计 , 铸铝 模由于开裂和热疲劳龟裂 、 剥落导致失效的占绝大多数 。 究其原因主要 有以下四方面 : 一是模具材料问题 , 二是模具制造工艺方法不妥 ( 包括锻 造 、 热处理 、 切削加工 、 磨削加工 、 电加工等) , 三是设计不合理 , 四是使用 不当 , 管理不善 。 因此 , 提高电机铸铝模的使用寿命 , 在中小型电机批量 制造中就显得尤为重要 。
2.2
编写试验大纲 试 验 大 纲 应 包 括 如 下 内 容 :画 出 试 验 设 备 方 框 图 ,提 出 试 验 设 备 清
单 , 其中包括激励设备 、 测量分析设备和支持设备 ( 含试验夹具) 等 ; 计算 试验参数 , 如加速度值 、 振幅值 、 速度值等 , 做正弦扫频试验时 , 还要算出 扫描速率 、 试验循环次数等 ; 确定试验控制方法和测量控制点的位置 ; 制 定详细 的 试 验 程 序 和 试 验 步 骤 ; 针 对 试 验 任 务 书 所 提 的 失 效 判 据 , 提 出 判定失效的检测方法 。
7
结语
铸铝模是电机制造中的重要工装 , 它在电机制造成本中占有较大的
比例 。 实践证明 : 使用模具新材料 、 合理锻造 、 正确进行热处理是提高铸
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! 科技情报开发与经济
文章编号 :1005-6033 ( 2006) 16-0283-02
SCI-TECH INFORMATION DEVELOPMENT & ECONOMY
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正确进行热处理
热处理的合理选用 , 对模具寿命的影响至关重要 。 ( 1) 模具毛坯锻造后 , 还应对其进行球化退火 。 球化退火可消除内应
力 ,降 低 硬 度 ,提 高 韧 性 ,也 使 后 续 切 削 加 工 较 易 进 行 ,同 时 为 以 后 的 热 处理做好组织准备 。 ( 2) 模具型腔粗加工后 ,应进行淬火 、回火处理 。 淬火 、回火工艺为 :淬 火加热温度控制在 1 000 ℃~1 050 ℃,保温时间为 0.8 min/mm~1.2 min/mm , 固 溶 后 油 淬 ; 油 淬 后 紧 接 着 进 行 回 火 处 理 , 回 火 温 度 控 制 在 560 ℃~660
℃ , 按 1.5 min/mm~2.0 min/mm 保温 , 然后空冷 。 经淬火 、 回火后 , 硬度要求
达到 HRC48~52 即可 。 硬度过高 , 模具易开裂 ; 硬度太低 , 模具易变形 、 塌 陷 , 且型腔工作面及止口部位易磨损 。 ( 3) 铸铝模型腔精加工后 , 对型腔工作面应进行表面热处理 。 目前由 于 盐 浴 法 S-N-C 共 渗 工 艺 较 成 熟 , 成 本 较 低 , 专 用 盐 已 商 品 化 , 因 此 生 产中使用较广泛 。 经过 S-N-C 共渗处理后 , 模具型腔表面热疲劳性能明 显提高 , 热疲劳龟裂 、 剥落现象显著减少 , 而且表面自润滑性好 , 铸铝时 ,
6
命。
模具的规范使用及维护管理
正 确 、规 范 使 用 铸 铝 模 ,并 辅 以 精 心 的 维 护 管 理 ,会 延 长 其 使 用 寿 ( 1) 使用前的预热 。 铸铝模在使用前要预热到一定温度 , 预热可以延
长模具使用寿命 。 一般预热多用电器或感应加热 , 预热温度控制在 250 ( 铝水) 直接预热 ℃~300 ℃, 保温 0.5 h 左右即可使用 。 禁止使用熔融金属 模 具 ,因 为 冷 态 模 具 直 接 与 灼 热 的 液 态 金 属 相 接 触 ,势 必 受 到 热 冲 击 作 用 , 从而产生热侵蚀 , 加速热疲劳引起的龟裂和剥落 。 ( 2) 使用中的冷却 。 在连续生产中 , 铸铝模温度往往升高 , 温度过高 除使液态金属产生黏型外 , 又使铸件冷却缓慢 , 造成晶粒粗大 , 铸件质量 下降 。 因此 , 在铸铝模温度过高时 , 应采取冷却降温措施 。 通常采用压缩 空气或水进行冷却 。 铸铝模一般设计有冷却系统 , 以保证模具的热平衡 。 严 禁 用 冷 水 激 冷 模 具 ,避 免 模 具 快 速 冷 却 收 缩 产 生 裂 纹 ,使 模 具 过 早 失 效 , 寿命缩短 。 当然 , 在模具使用中适当喷刷涂料 , 既可防止黏模又可起 到一定的冷却作用 , 对提高模具寿命有益 。 ( 3) 使 用 后 的 维 护 管 理 。 铸 铝 模 使 用 后 , 应 及 时 对 模 具 型 腔 进 行 清 理 , 去除残铝 。 冷却后 , 应进行防锈处理 , 并入库平放 , 归口管理 , 以备再 用。
℃~600 ℃ 状态下使用不易产生热疲劳裂纹 , 所生产的铝铸件外观质量有
很大的改善 。
0.8 µm 以下 。
( 2) 铸铝模型腔风叶槽各处尖角修圆 。 在风叶槽电火花穿孔电极制 造时 , 将电极周边尖棱修圆至 d 1.5 mm~2 mm , 确保电加工后模具型腔无 尖角过渡 , 避免模具尖角处开裂失效 。
( 1) 明确试验目的 , 选择试验项目 。 首先 , 认真论证试验的必要性 , 要 明确通 过 试 验 预 期 要 达 到 什 么 目 的 ; 其 次 , 需 要 对 产 品 在 使 用 中 预 期 的 振动环境进行尽量详细的分析 , 找出对产品破坏最为敏感的振动环境作 为试验中进行模拟的试验项目 , 并按试验的用途确定振动试验的类型 。 ( 2) 确定试验条件 。 试验条件包括振动试验量值 、 频率范围 、 波形特 性 、 试验时间或试验次数等 。 制定试验条件时 , 一是能够获得实测数据 , 用实例 数 据 来 制 定 试 验 条 件 ; 二 是 在 无 法 得 到 实 例 数 据 的 情 况 下 , 参 照 相应的试验标准来确定试验条件 。 ( 3) 确定试验轴向 。 加速度传感器在 3 个互相垂直的方向均可能经 受振 动 环 境 应 力 的 作 用 而 遭 致 破 坏 , 故 无 特 殊 规 定 , 一 般 均 要 在 3 个 轴 向上进行试验 。 若对环境和产品的失效分析可以判定某 1 个或 2 个方向 的振动环境应力可忽略不计 , 或产品对该轴的振动环境应力不敏感 , 那 么 , 试验任务书中可明确提出只做某 2 个或 1 个轴向的试验 。 ( 4) 确定失效判据 。 试验任务书中还应明确提出试验失效 ( 或合格) 判据 , 这是判断产品试验合格与否的准则 。
2
合理锻造
使用 H13 钢制造铸铝模时 , 模具毛坯的锻造应受到重视 。 在锻造时 ,
应经过多次反复镦粗和拔长 , 使材料在充分锻造后金属组织中的碳化物 等有效破碎并均匀弥散分布 , 力学性能提高 , 模具开裂现象减少 。 锻造温 度一般控制在 950 ℃~1 100 ℃ 之间 。 模 具 毛 坯 锻 造 成 型 后 ,应 对 毛 坯 内 部 进 行 探 伤 检 查 ,防 止 由 于 锻 造 裂纹等造成模具开裂 。 生产上一般采用超声波探伤检查 , 确定毛坯无内 部缺陷后 , 方可投入后续加工 。
5
提高模具加工质量
( 1) 提高模具型腔表面加工质量 。 模具型腔表面不wenku.baidu.com该出现明显较
H13 钢具有较高的热强性 、 抗氧化性 、 淬透性及耐冷热疲劳性能 , 是
一种强韧兼备的优质钢种 。 用其制作的铸铝模抗开裂性好 , 在温度 550
深的加工刀痕 , 防止模具工作时由于应力集中导致开裂 。 模具精加工时 , 应对型腔表面进行有效的抛光和研磨, 使型腔表面粗糙度数值控制在
1
振动试验的目的和类型
振动试验的目的在于确定产品能否经受住预定频率的振动条件并可
靠地工作 ,反映产品对振动环境的适应性和考核其结构完好性 , 以保证产 品具有高可靠的质量 。 振动试验可分为随机振动和正弦振动两大类 ,随机 振动能够比较真实地模拟导弹 、 喷气式飞机和火箭发动机等产生的随机 振动环境 ,能够检验同时发生的多模态响应所造成的振动破坏 ; 正弦振动 是普遍应用的振动试验方法 , 在谐振检查 、 试验样品损坏或故障分析等方 面具有突出的优点 。 随机振动与正弦振动在试验上有一定的差异 : 第一 , 二者在频率和幅值等效时的试验效果不能等效 , 正弦振动必须在较长的 ( 通常要几分钟) 才能分时完成试验频带内 ( 10 Hz~2 000 Hz) 对 应 时间里 ( 0.2 s 内) 完成全试 每个频率点的幅值振动 , 而随机振动可以在同一时间 验频带内 ( 10 Hz~2 000 Hz) 对应每个频率点的振动 。 第二 , 正确认识两种 振动试 验 对 试 件 考 核 的 严 酷 程 度 。 不 少 初 次 接 触 随 机 振 动 试 验 的 人 认 为 , 随机振 动 对 试 件 的 考 核 程 度 要 比 正 弦 振 动 严 酷 , 其 实 这 种 认 识 是 片 面的 。 环境试验强调的是有效性 , 即试验本身能否真实模拟试件的工作 环境 。 当使用定频正弦振动 , 将其频率锁定在试件结构的共振频率上振 动时 , 它对产品的破坏力要比相同幅值强度的随机试验严酷得多 。
2006 年
第 16 卷
第 16 期
收稿日期 :2006-04-19
加速度传感器的振动试验
翟建威
( 山西科泰微技术有限公司 , 山西太原 ,030012) 摘 要 : 以加速度传 感 器 的 振 动 试 验 为 例 , 介 绍 了 振 动 试 验 的 目 的 和 类 型 以 及 对 产 品
试件进行环境试验的操作步骤和方法 。 关键词 : 产品模拟试验 ; 振动试验 ; 加速度传感器 中图分类号 :TB53 文献标识码 :A
黏模现象减少 , 模具使用方便 , 产品 ( 铸铝转子) 质量提高 。
4
改进模具结构设计
( 1) 在铸铝模设计中 , 注意热平衡问题 , 合理确定冷却系统 。 冷水位
置应距离模具型腔表面 25 mm 以上 , 防止模具使用中局部急冷急热 , 造 成开裂 。 ( 2) 采用内外模套组合式结构 。 内模采用 H13 钢用于模具型腔的制 造 , 外模套采用 45# 钢制造 , 相互间的配合采用 H7/s6 过盈配合 。 组装时 , 外 模 套 加 热 至 450 ℃~480 ℃ , 与 粗 加 工 后 的 内 模 热 套 装 配 , 这 种 结 构 可 阻止模具开裂现象的发生 。
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