Discussion sur le processus de traitement thermique du moule de moulage sous pression en alliage aluminium-magnésium

L'utilisation d'un traitement de trempe et d'un processus de traitement de renforcement de surface est un moyen de production important pour améliorer les performances et la durée de vie du moule. Selon les conditions de travail et les exigences de performance des moules de moulage sous pression en alliage aluminium-magnésium, cet article analyse les caractéristiques du moule traitement thermique et processus courants en détail, et souligne qu'une formulation raisonnable des spécifications du processus de traitement thermique peut garantir la dureté de la surface du moule, la résistance à l'usure, la résistance et la ténacité du noyau, et empêcher la corrosion liquide du métal. Coller au moule peut réduire efficacement le taux de rebut et augmenter considérablement la durée de vie du moule.

Les alliages aluminium-magnésium sont de plus en plus utilisés en raison de leur faible densité et de leur haute résistance. Parmi eux, la technologie de moulage sous pression en alliage aluminium-magnésium, en tant que processus de découpe avancé, présente les caractéristiques d'une efficacité de production élevée, d'économies de matières premières, de réduction des coûts de production, de bonnes performances du produit et de haute précision. , Principalement utilisé dans l'électronique, les automobiles, les moteurs, les appareils ménagers et d'autres industries, certains produits en alliage aluminium-magnésium haute performance, haute précision et haute ténacité ont également été appliqués aux gros avions, navires et autres industries avec relativement exigences techniques élevées.

Conditions de travail et exigences de performance des moules de coulée sous pression en alliage aluminium-magnésium

Le moule de moulage sous pression en alliage aluminium-magnésium est une matrice de moulage utilisée pour mouler sous pression des pièces moulées en alliage aluminium-magnésium sur une machine de moulage sous pression. Le point de fusion de l'alliage d'aluminium est de 600～750℃ et le point de fusion de l'alliage de magnésium est de 600～700℃. La température de la surface de travail peut généralement atteindre 500～600℃. Les surfaces de la cavité, du mandrin et de la buse sont toutes soumises à de fortes fluctuations de température, et la surface du moule est sujette aux fissures de fatigue thermique. De plus, l'alliage aluminium-magnésium adhère facilement à la surface du moule pendant le processus de moulage sous pression, ce qui affecte le fonctionnement continu de la production de moulage sous pression. L'alliage aluminium-magnésium liquide a un fort effet d'érosion sur la surface du moule. Par conséquent, pour fabriquer des moules de coulée sous pression en alliage aluminium-magnésium, le matériau du moule doit avoir une stabilité de revenu élevée et une résistance à la fatigue au froid et à la chaleur à environ 600°C, et avoir une bonne résistance à haute température, haute pression, haute vitesse, et une résistance élevée à l'érosion des alliages liquides aluminium-magnésium. La résistance et la ténacité du moule, et en même temps, le traitement thermique correct sont nécessaires pour exploiter le potentiel du matériau du moule et améliorer la durée de vie du moule. À l'heure actuelle, les aciers de moulage sous pression en alliage aluminium-magnésium couramment utilisés dans la fabrication de moules comprennent : l'acier 3Cr2W8V, l'acier 4Cr5MoSiV1, l'acier 4Cr3Mo3SiV, l'acier 4Cr5MoSiV et les nouveaux types d'acier 4Cr5Mo2MnSiV1 et 3Cr3Mo3VNb.

Processus de fabrication du moule de moulage sous pression en alliage aluminium-magnésium

Le processus de fabrication du moule de moulage sous pression en alliage aluminium-magnésium est le suivant : découpage → forgeage → recuit de sphéroïdisation → usinage → trempe, revenu → réparation, meulage, polissage → nitruration (nitrocarburation) → assemblage et utilisation.

Processus de traitement de renforcement et de durcissement du moule de moulage sous pression en alliage aluminium-magnésium

Le traitement de trempe du moule de coulée sous pression en alliage aluminium-magnésium consiste à modifier la structure de l'acier pour obtenir la structure et les performances requises du moule. Le traitement thermique doit être basé sur le matériau du moule, la forme, la taille et la complexité du moule pour déterminer les spécifications du processus de traitement thermique.

3.1 Traitement de préchauffage

Le traitement de préchauffage du moule de coulée sous pression peut adopter trois processus : recuit continu, recuit isotherme et traitement thermique de trempe et revenu. Le but est d'obtenir une structure uniforme et du carbure dispersé avant le traitement thermique final pour améliorer la résistance et la ténacité de l'acier. Le processus de recuit continu est relativement simple et une meilleure structure de perlite granulaire peut également être obtenue. Pour les moules de coulée sous pression aux formes complexes et aux exigences élevées, le recuit isotherme peut être utilisé pour obtenir une structure de perlite granulaire plus idéale.

3.2 Trempe et préchauffage

L'acier de moulage sous pression est principalement de l'acier fortement allié avec une mauvaise conductivité thermique. Des mesures de préchauffage sont souvent prises pendant la trempe et le chauffage. Le nombre de préchauffage et la température dépendent de la composition de l'acier de la matrice et des exigences de déformation du moule. Pour les moules à basse température de trempe, de forme simple et de faibles exigences de déformation, un préchauffage (800～850℃) est nécessaire pendant la trempe et le chauffage sans fissuration. Pour les moules avec une trempe à haute température, des formes complexes et des exigences de déformation élevées, un préchauffage secondaire (600-650°C, 800-850°C) est nécessaire. Le but est de réduire les contraintes générées pendant le processus de chauffage et en même temps d'uniformiser la structure globale du moule.

3.3 Chauffage de trempe

La température de chauffage de trempe du moule de coulée sous pression peut être mise en œuvre selon les spécifications de chauffage de trempe de chaque nuance d'acier. Par exemple, la température de trempe de l'acier 3Cr2W8V est de 1050~1150℃ et la température de trempe de l'acier H13 est de 1020~1100℃. L'augmentation de la température de trempe des deux aciers peut augmenter la résistance à haute température et la résistance à la fatigue thermique du moule de coulée sous pression, mais cela augmentera la déformation du moule. Lors du chauffage dans un four à bain de sel, afin d'éviter une décarburation oxydante sur la surface du moule, un bain de sel de chlorure de baryum avec une bonne désoxydation doit être utilisé, et la désoxydation doit être effectuée fréquemment. Lors du chauffage dans un four à résistance de type caisson, une atmosphère protectrice doit être adoptée; ou chauffage dans un four à résistance de type boîte général après emballage. Afin d'assurer la dissolution complète des carbures, d'obtenir une austénite uniforme et d'obtenir de bonnes performances à haute température, le temps de trempe et de maintien du chauffage des moules de coulée sous pression doit être prolongé de manière appropriée. Généralement, le coefficient de maintien du chauffage dans le four à bain de sel est de 0.8 à 1.0 min/mm.

3.4 Refroidissement par trempe

Le taux de trempe à l'huile est rapide et de bonnes performances peuvent être obtenues, mais la tendance à la déformation et à la fissuration est grande. Généralement, des moules de coulée sous pression refroidis à l'huile avec des formes simples et de faibles exigences de déformation sont utilisés ; pour les moules de coulée sous pression avec des formes complexes et des exigences de déformation élevées, une trempe hiérarchique doit être utilisée pour empêcher la déformation et la fissuration du moule. Le refroidissement par trempe doit être aussi lent que possible pour réduire la déformation de trempe, le chauffage et la trempe dans un four à résistance sous vide, le refroidissement peut être adopté par trempe au gaz. Le chauffage et la trempe dans un bain de sel et la trempe graduée peuvent être adoptés lors du refroidissement. Lorsque le moule est trempé et refroidi, il est généralement refroidi à 150～200℃ puis revenu immédiatement après le trempage. Il n'est pas permis de refroidir à température ambiante.

3.5 Trempe

La dureté du moule de moulage sous pression est obtenue par trempe, et la dureté de la cavité du moule de moulage sous pression affecte directement la durée de vie en fatigue à chaud et à froid du moule. Différents matériaux, différentes températures de trempe et différentes températures de revenu sont également différents. Par exemple, la dureté du moule de moulage sous pression en alliage aluminium-magnésium en acier 3Cr2W8V est généralement de 42～48HRC, et sa température de revenu est généralement choisie entre 560～620℃, mais si une trempe à haute température est utilisée, la température de revenu est aussi élevée que 670℃. La dureté après trempe à 1150°C et revenu à 650°C est de 45HRC ; tandis que la dureté après trempe à 1050°C et revenu à 650°C est de 35HRC. La dureté du moule de moulage sous pression en alliage aluminium-magnésium en acier H13 doit être de 44～50HRC. Le pic de durcissement secondaire de l'acier H13 apparaît lors d'un revenu à 500℃, mais la taille du pic est liée à la température de trempe. La température de revenu est généralement de 560～620℃. La trempe doit être effectuée 2 à 3 fois. La température du premier revenu peut être inférieure. Après le premier revenu, mesurer la valeur de dureté. Si l'exigence de dureté est atteinte, la température de revenu doit être abaissée de 20～30℃ pour éviter que la dureté diminue. Si la dureté est trop élevée, ajustez la température de revenu de manière appropriée pour répondre aux exigences de dureté en fonction de la dureté élevée. Le troisième revenu est d'améliorer la ténacité, la température de revenu doit être supérieure à la seconde

La température de revenu secondaire est inférieure de 30～50℃. Le temps de revenu et de maintien doit être suffisant pour éliminer les contraintes générées lors de la trempe et réduire la formation de fissures de moule. Le temps de maintien pour chaque revenu est de 2h, et le temps de maintien pour les grands moules est prolongé de manière appropriée. En raison de la contrainte thermique élevée et de la contrainte de microstructure de la matrice de moulage sous pression après la trempe, la matrice est généralement trempée immédiatement après refroidissement à 150-200°C.

Processus de traitement de renforcement de surface du moule de moulage sous pression en alliage aluminium-magnésium

Après trempe et revenu, la dureté de surface de la matrice de moulage sous pression en alliage aluminium-magnésium n'est pas très élevée. Afin d'obtenir une dureté et une résistance à l'usure élevées à la surface du moule, tandis que la partie centrale conserve toujours une résistance et une ténacité suffisantes, et pour améliorer les performances anti-adhésives du moule de moulage sous pression en alliage aluminium-magnésium, la nitruration de surface ou la nitruration peut être effectué sur le moule. Traitement de carburation.

4.1 Traitement de nitruration

La nitruration est un processus de traitement thermique consistant à nitrurer la surface de l'acier pour augmenter la concentration d'azote dans la couche de surface. Le but de la nitruration est de réduire la déformation des pièces de moule, d'améliorer la dureté de surface, la résistance à l'usure, la résistance à la fatigue et la résistance au grippage des moules de moulage sous pression en alliage aluminium-magnésium, d'améliorer la résistance à la corrosion du moule contre l'atmosphère et la vapeur surchauffée, et améliorer la résistance à la trempe et au ramollissement. Sensibilité de l'encoche. La nitruration solide, la nitruration liquide et la nitruration gazeuse sont des méthodes de nitruration courantes. Les nouvelles technologies telles que la nitruration ionique, la nitruration sous vide, la nitruration électrolytique et la nitruration à haute fréquence peuvent considérablement raccourcir le cycle de nitruration, obtenir une couche de nitruration de haute qualité et améliorer l'efficacité économique des entreprises, de sorte qu'elles sont largement utilisées dans la production.

4.2 Nitrocarburation

La nitrocarburation est constituée d'ammoniac plus d'alcools liquides (méthanol, éthanol) et de milieux co-imprégnés tels que l'urée, la colle formyle et la colle triéthanol. La réaction de décomposition thermique se produit à une certaine température pour produire des atomes actifs d'azote et de carbone, qui sont moulés sous pression par des alliages aluminium-magnésium. Une fois la surface du moule absorbée, elle diffuse et pénètre dans la couche de surface du moule pour obtenir une couche de nitrocarburation à base d'azote, de sorte que le moule obtienne une dureté de surface, une résistance à la fatigue, une résistance à l'usure et une résistance à la corrosion plus élevées. Les méthodes de nitrocarburation comprennent les méthodes liquides et gazeuses, et la plupart des méthodes utilisées dans la production sont la nitrocarburation gazeuse. Le moule de coulée sous pression en alliage d'aluminium et d'acier H13 est chauffé en deux étapes de traitement de préchauffage à 550℃×40min et 850℃×40min dans un four à bain de sel à haute température, trempé à 1030℃, revenu à 600℃, puis soumis au traitement thermique de nitrocarburation des gaz à 580℃. La dureté est supérieure à 900HV, la dureté de la matrice est de 46 ~ 48HRC, la résistance à l'usure, la résistance à la fatigue et la résistance à la corrosion du moule sont considérablement améliorées, et il n'y a pas d'adhérence, de pelage, de rayures et de corrosion, ce qui améliore efficacement la durée de vie du mouler.

Conclusion

En tant qu'équipement de traitement important, les moules de moulage sous pression en alliage aluminium-magnésium ont un impact direct sur la qualité du produit et les avantages économiques de l'entreprise. Les enquêtes et les statistiques montrent que les défaillances de moules dues à un processus de traitement thermique inapproprié représentent environ 50 % des défaillances totales. Par conséquent, une sélection raisonnable de processus de traitement de renforcement et de trempe et de traitement de renforcement de surface et un contrôle strict des spécifications du processus de traitement thermique sont des moyens importants d'améliorer les performances et la durée de vie du moule. Dans la production de moules de moulage sous pression en alliage aluminium-magnésium, il est nécessaire d'analyser et d'étudier les causes de défaillance en fonction des conditions de travail du moule, et de formuler raisonnablement des processus de traitement thermique pour assurer la dureté de la surface du moule, la résistance à l'usure, la résistance et la ténacité du noyau, empêcher le métal la corrosion liquide et le collage du moule, et réduisent efficacement le taux de rejet, améliorent considérablement la durée de vie du moule.

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