一种锌铜铝镁合金模具的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种锋铜侣儀合金模具的制造方法。
【背景技术】
[0002] 锋基合金的成分和性能锋基合金是W锋为基体的锋、侣、铜Ξ种元素的合金，并加 入微量的儀所组成，锋基合金作为模具材料，必须具有一定的强度、硬度、耐磨性及较低的 烙点和良好的流动性能及机械加工性能。侣、铜和儀的含量比例，对合金的物理力学性能有 较大影响，正确地选择其含量比例，可W改善合金的物理力学性能。在锋中加入铜，可W提 高合金的强度、硬度和耐磨性能，但将影响合金的流动性和塑性。在锋中加入侣元素，可W 提高合金的强度、抗冲击性，并能抑制产生锋化铁脆性化合物，提高合金的流动性并细化晶 粒。在合金中加入微量的儀元素，可W细化晶粒、提高其强度和硬度抑制合金的晶间腐蚀。 其他元素，如铅、儒、铁和锡等均为该模具材料的有害元素，是杂质。如果运些有害元素过 量，会引起膨胀崩裂、晶间腐蚀，从而降低合金的物理力学性能，故必须严格控制。用于冲压 模的锋合金成分一般为：Zn = 92%~93%、A1 = 4.0%~4.2%、Cu = 3.0%~3. 5%、Mg =0. 03%~0. 05%。其中，锋基合金 ZAS 含有 Cu :3%、A1 :4%、Mg :0. 03-0. 06%、其余为 Zn。其它成分如更好，可作为。
[0003] 锋基合金冲切模是W锋基合金材料用铸造方法制作冲模工作部分等零件的一种 简易模具。它的主要优点是：设计与制造简单，不需要使用高精度机械加工设备和较高的错 工技术，生产周期短，锋合金可W重复使用，具有良好的技术经济效果。锋基合金具有一定 强度，可W制造冲切模、拉深模、弯曲模、成形模等，适用于薄板零件的中小批量生产和新 广品试制。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提出一种锋铜侣儀合金模具的制造方法，其特征在于：在下模 基座排料孔中填满砂6,放上排料孔型忍3,再在下模基座上安放用3. 5mm厚的不诱钢板 做成的模框4,模框外侧的四周填上湿砂5并压紧，W防合金流出，然后将凸模连同上模座 一起压在排料孔型忍上，凸模需预热至100-150°C ;将烙化的锋合金诱注于模框内，诱注溫 度460-470度，并轻微揽动合金烙液，直到预定诱注高度；待合金完全凝固后且溫度约为 100~120°C时取出凸模，运时用水对锋合金凹模快冷，最后锐切锋合金上平面，加工螺钉 孔、销钉孔，安装凹模、卸料板即可。 阳005]在于材料为含有 Cu :2. 0 % -2. 3 %、A1 :4. 5-4. 7 %、Mg :0. 035-0. 045 %、其余为 Zn，硬度为皿100-110 ;
[0006] 本发明还包括一种锋基合金ZAS冲切模的工艺方法。
[0007] 用锋基合金ZAS制造冲切模时，对于落料模，凹模用锋合金制造，而凸模则用模具 钢制造；对于冲孔模，凸模用锋合金制造，而凹模则用模具钢制造。运样，凸、凹模材料一个 是钢，一个是锋合金，运种一硬一软的冲切机理与钢模冲切时不同。钢制凸、凹模的刃口锋 利，冲切时材料是从凸、凹模刃口处产生双向裂纹之后扩展相遇而分离的。而锋合金ZAS模 的冲切则是单向裂纹扩展分离的过程。W锋合金ZAS落料模为例，冲切时质软的锋合金凹 模刃口会形成小圆角，锋利的钢凸模刃口处材料的应力集中值大于锋合金凹模刃口处的应 力集中值，因而冲切裂纹首先在钢凸模刃口处产生，并单方向快速扩展到锋合金凹模刃口 附近的侧壁，与刚由锋合金凹模刃口处产生的裂纹相遇使材料分离，完成冲切。
[0008] 为了完成锋基合金ZAS冲切模在冲切时，凸、凹模之间应当有间隙。对于锋合金 ZAS模来说，该间隙不是由模具加工时得到，而是在冲切过程中依靠锋合金模自动调整形成 的。锋合金ZAS凹模是利用钢质凸模诱铸而成，凸、凹模之间的起始间隙近似为零。由于凸 模和凹模具有比较大的硬度差，初始冲切时软质的凹模因受侧壁挤压力而产生径向变形， 使凸、凹模之间形成间隙，同时刃口侧壁产生急剧磨损，使间隙增大，当冲制了一定数量的 零件后，便达到合理间隙。运时磨损也相应减少，并相对稳定在合理间隙下冲切。运个由锋 合金ZAS材料磨损形成的相对稳定间隙，称为动态平衡间隙。随冲切次数的不断增加，刃口 端面在板料压力的作用下产生的塌角也不断增大，运部分金属便自动补偿刃E1侧壁的磨 损，使之维持正常间隙冲切，称为自动补偿磨损。因此，锋基合金ZAS冲模是否能继续使用， 不是W刃口变纯来判断，而主要是根据凹模刃口端面出现的过大塌角是否影响冲件的质量 来决定重修或报废。
[0009] 为达此目的，本发明采用W下技术方案：
[0010] 一种锋基合金ZAS冲切模的工艺方法，包括四个步骤
[0011] 1锋基合金ZAS冲切模凸凹模材料的选用
[0012] 锋基合金冲切模，其凸模通常用普通碳钢制造，硬度为40HRC W上，凹模采用锋基 合金制造，硬度为皿120- 130,与凸模相差30HRC，而且低于所冲板料的硬度。运种一硬一 软两种刃口，用于冲切较硬的板料时，凹模刃口不可能保持锋利状态，被冲板料内的应力场 和冲切机理，肯定与常规钢质冲切模不同。根据生产经验，当冲切件数量在1000件W下，并 对零件毛刺高度无严格要求时，无论是落料或冲孔，其模具最好一律采用钢凸模、锋合金凹 模的结构。当冲切件数量在1000件W上，并对零件毛刺高度、尺寸精度、平面度等有一定的 技术要求时，应按工序性质确定模具结构。落料时应采用钢凸模和锋合金凹模的结构。冲 孔时应采用锋合金凸模和钢凹模的结构。
[0013] 2锋基合金ZAS冲切模凸、凹模刃口尺寸和公差的确定
[0014] 对锋合金落料模，只设计和计算钢质凸模，钢凸模的刃口尺寸Dt为
[001 引 =(公臓-Z,血.-yA)00v
[0016] 对锋合金冲孔模，只设计和计算钢质凹模，钢凹模的刃口尺寸dA为
[0017] 扭,4.(边曲 + '之min '+ ΧΑ.λ? J
[0018] 式中
[0019] Dm。,一-落料件最大极限尺寸；
[0020] cU――冲孔件最小极限尺寸；
[0021] Zmi。一-最小双边合理间隙，可按钢模冲切； 阳02引 Δ --工件公差；
[0023] X--系数，零件公差等级为口 11~口 13时，取石=0. 75 ;零件公差等级在口 14 W下时取省=0. 5 ;
[0024] δ t-一钢凸模制造公差，可按IT6选用；
[0025] δ A-一钢凹模制造公差，可按IT7选用。
[0026] 3锋基合金ZAS冲切模凸、凹模的设计
[0027] 锋基合金凹模应有足够的厚度和壁厚，W保证强度。对于冲切轮廓在Im W下的 中、小型冲切件。对冲切轮廓在Im W上的大型冲切件，还应考虑冲切轮廓的形状和锋合金 冷却收缩时产生的内应力，对有尖角处的危险部位应适当增大局部截面尺寸。锋合金凹模 桐口形状一般采用直刃壁结构，刃壁高度h比普通冲切模大2~5mm。
[0028] 直接用锋合金作凹模，其使用寿命W及冲制零件的厚度受到一定限制，可在锋合 金凹模体上增添经泽火的弹黃钢皮或钢板，W增加刃口强度。
[0029] 锋合金凸模用于冲孔，凸模结构形式多采用组合式、镶拼式。凸模长度应根据结 构的需要来确定。通常，锋合金凸模受抗压强度和结构设计的限制，冲孔直径不宜小于 Φ 50mm。
[0030] 4最小搭边值
[0031] 对于锋基合金冲切模，搭边的作用不仅是为了补偿送料误差，保证冲切件质量，同 时还起均衡凹模所承受压力，控制自动补偿磨损的作用。通常比钢冲模的冲切搭边值大，可 取为（2~3)t(t为板料厚度）。
[0032] 另外，根据锋基合金模的特点，最好采用有导向装置、弹性卸料装置的模具结构。 凸模进入凹模的深度要比板料厚度大2~4mm。
【附图说明】
[0033] 图1锋基合金凹模制造示意图
【具体实施方式】 阳〇34] 实施例1
[0035] 一种锋铜侣儀合金模具的制造方法，其特征在于：在下模基座排料孔中填满砂6， 放上排料孔型忍3,再在下模基座上安放用3. 5mm厚的不诱钢板做成的模框4,模框外侧的 四周填上湿砂5并压紧，W防合金流出，然后将凸模连同上模座一起压在排料孔型忍上，凸 模需预热至l〇〇°C ;将烙化的锋合金诱注于模框内，诱注溫度460度，并轻微揽动合金烙液， 直到预定诱注高度；待合金完全凝固后且溫度约为l〇〇°C时取出凸模，运时用水对锋合金 凹模快冷，最后锐切锋合金上平面，加工螺钉孔、销钉孔，安装凹模、卸料板即可。
[0036] 在于材料为含有Cu :2.0%、A1 :4.5%、Mg :0.035%、其余为化，硬度为皿100。
[0037] 实施例2 :
[0038] 一种锋铜侣儀合金模具的制造方法，其特征在于：在下模基座排料孔中填满砂6， 放上排料孔型忍3,再在下模基座上安放用3. 5mm厚的不诱钢板做成的模框4,模框外侧的 四周填上湿砂5并压紧，W防合金流出，然后将凸模连同上模座一起压在排料孔型忍上，凸 模需预热至150°C ;将烙化的锋合金诱注于模框内，诱注溫度470度，并轻微揽动合金烙液， 直到预定诱注高度；待合金完全凝固后且溫度约为12(TC时取出凸模，运时用水对锋合金 凹模快冷，最后锐切锋合金上平面，加工螺钉孔、销钉孔，安装凹模、卸料板即可。
[0039] 在于材料为含有Cu :2. 3%、A1 :4. 7%、Mg :0. 045%、其余为化，硬度为皿110。
【主权项】
1. 一种锌铜铝镁合金模具的制造方法，其特征在于：在下模基座排料孔中填满砂6,放 上排料孔型芯3,再在下模基座上安放用3. 5mm厚的不锈钢板做成的框4,框4外侧的四周 填上湿砂5并压紧，以防合金流出，然后将凸模连同上模基座一起压在排料孔型芯上，凸模 需预热至100-150°C ;将熔化的锌合金浇注于模框内，浇注温度460-470度，并轻微搅动合 金熔液，直到预定浇注高度；待合金完全凝固后且温度约为100~120°C时取出凸模，这时 用水对锌合金凹模快冷，最后铣切锌合金上平面，加工螺钉孔、销钉孔，安装凹模、卸料板即 可。2. 根据权利要求1所述的一种锌铜铝镁合金模具的制造方法，其特征在于材料为含有 Cu :2. 0% -2. 3%、A1 :4. 5-4. 7%、Mg :0· 035-0. 045%、其余为 Zn，硬度为 HB 100-110。
【专利摘要】本发明公开了一种锌铜铝镁合金模具的制造方法，在下模基座排料孔中填满砂6，放上排料孔型芯3，再在下模基座上安放用3.5mm厚的不锈钢板做成的模框4，模框外侧的四周填上湿砂5并压紧，以防合金流出，然后将凸模连同上模座一起压在排料孔型芯上，凸模需预热至100-150℃；将熔化的锌合金浇注于模框内，浇注温度460-470度，并轻微搅动合金熔液，直到预定浇注高度；待合金完全凝固后且温度约为100～120℃时取出凸模，这时用水对锌合金凹模快冷，最后铣切锌合金上平面，加工螺钉孔、销钉孔，安装凹模、卸料板即可。该锌基合金ZAS冲切模制造的工艺方法，制造周期短、生产成本低，结构简单、易于制造。
【IPC分类】B22C9/02, B22C9/22, C22C18/04
【公开号】CN105522109
【申请号】CN201410573467
【发明人】张明
【申请人】无锡华冶钢铁有限公司
【公开日】2016年4月27日
【申请日】2014年10月23日