提高壓鑄模使用壽命的措施

壓鑄模失效的主要原因是:①熱脹冷縮交變應力，長時間反復循環，模具表面出現熱疲勞龜裂紋；②熱應力和機械應力引起的整個模具的開裂和損壞；(3)在註射力和熱應力的作用下，模具會在強度最弱的地方開裂，使型腔破裂；④化學腐蝕、機械磨損、沖刷侵蝕和熔損侵蝕引起的模具侵蝕；⑤模具在鎖模、型芯插入壓力和充填壓力的作用下產生的塑性變形。這些模具失效的原因是復雜多樣的。本文從實際應用出發，探討了提高壓鑄模使用壽命的壹些措施。

1壓鑄模具材料的選擇

為了提高熱震韌性，常用鋼H13的化學純度要求如下:優等鋼的S含量(質量分數，下同)應小於0.005%；超級H13鋼要求S含量小於0.003%；磷的含量小於0.015%。鋼的晶界沒有* * *晶碳化物夾雜，塊狀* *晶碳化物和雜質的強度很小，不能抵抗熱疲勞，降低鋼的塑性，是開裂的起源點。應采用電渣重熔爐精煉鋼，不僅純度高，而且組織致密，抗熱疲勞性能優良，抗熱裂性能好，韌性和塑性優良，拋光性能優良，各向異性好。鋼的均勻性要求材料的組織要均勻，鋼坯在任何方向上的力學性能都要相同，縱向、橫向、深度方向都不能有性能差異。

正確選擇模具材料和高強度合金材料可以提高模具的使用壽命。首選瑞典8407，德國2344，美國H13 (4Gr5MoVlSi)，日本SKD61材質。日本日立的DAC55和ZHD435在高硬度下有很好的韌性和高溫強度，模具壽命也很長。

2壓鑄模具的熱處理

不同的熱處理工藝會使壓鑄模具的質量和性能有所不同。H13模具鋼的熱處理工藝和金相組織應參考北美壓鑄學會(NADCA 207？2003).建議模具鋼生產廠家負責模具的熱處理，以避免因材料和熱處理廠家不同而造成的質量差異。

H13鋼應采用高壓液氮氣冷高真空爐淬火，可有效防止模具表面脫碳、氧化、變形和開裂。淬火溫度提高到1020 ~ 1050℃，並根據模塊材料的大小和各部件所需的強韌性適當控制溫度和保溫時間，使合金碳化物充分溶解成奧氏體，減少熱處理時碳化物溶解不充分而殘留在晶界間造成的模具開裂。但要註意鋼的臨界點ac1、Ac3和保溫時間，防止奧氏體粗化。淬火後，在不同溫度下回火三次，要特別註意回火的效果。如果需要滲氮處理，可以減少壹次回火處理。

退火可以降低或消除切削應力、由EDM引起的變質層應力和由壓鑄引起的熱疲勞應力。模具應定期退火消除應力:第壹次消除應力退火應安排在淬火前(退火溫度為700 ~ 750℃)，第二次消除應力退火應安排在試模合格後量產前，然後在65438+10萬模、3萬模壓鑄時退火壹次，氮化壹次可代替第壹次退火處理。H13鋼消除應力退火溫度比淬火時最後壹次回火溫度低20 ~ 40℃，保溫時間為1.0 ~ 1.5 h..

合理選擇模具的硬度(HRC)。美國AISI H13 ESR材料用於壓鑄模具時，如果硬度低，容易造成粘模和早期開裂，如果硬度過高，則可能開裂。因此，壹般推薦鋅合金壓鑄模具的硬度(HRC)為47 ~ 52；中小型鋁鎂合金壓鑄模具為46 ~ 48；對於較厚或形狀復雜的大型鋁、鎂合金鑄件和模具，硬度(HRC)應降至44~46。日立DAC55、ZHD435、DIEVAR鋼在高硬度下具有良好的韌性和高溫強度，硬度(HRC)比H13可提高2 ~ 4。

壓鑄模型腔表面的零件和所有型芯應選擇滲氮、碳氮共滲等表面強化處理，以減少粘模或侵蝕。目前日本的KANUC用於加工的比較多。如需滲氮，模具表面滲氮層總深度應小於0.2 ~ 0.3 mm，根據鑄件壁厚由厚到薄控制在0.04~0.08mm，不能有復合白亮層，防止過多白亮層破碎後模具開裂。對於容易粘模的零件，可每1 ~ 20000次壓鑄進行壹次滲氮等表面處理。當模具壓鑄80 ~ 654.38+萬次，因硬度降低容易粘模時，也可進行滲氮處理。每次退火氮化前後，模具表面都要拋光。為防止模具型腔在批量生產前氧化腐蝕，模具合格後，應在530 ~ 560℃進行預氧化熱處理1.5 ~ 2.0 h。

3壓鑄模具的設計

壓鑄件的壁厚應盡可能均勻(壹般小零件厚度為2.5？1mm，中間壹塊厚度3.0？1 mm，大型零件厚度4.0？1mm)，角部過渡應有圓角或斜坡以減少應力集中，可采用筋條結構消除鑄件形成的熱點。過厚的壓鑄件晶粒粗大，會形成氣孔、縮松、氧化和內部裂紋，並伴有應力源，使其強度和耐久性會低於加強筋形成的產品。

模具的易裂部位和易損壞部位盡量采用鑲塊結構，便於損壞後的維修和更換。但包括型芯孔在內的成型件上的鑲孔與靠近模具邊緣的另壹個孔之間的距離不能過小，鑲孔的內角要有較大的圓倒角，避免成為模具早期開裂的薄弱部位。

為了提高模具設計的剛性，有必要對模具型腔各部分進行應力分析。作用在型腔上的力包括合金液充型時的壓力、脹形力和沖擊力，以及脫模時的拉力和摩擦力，溫度變化引起的熱應力，開模、合模和插入型芯時的壓力、拉力和預緊力。設計時，模具中的所有零部件都要有足夠的厚度和寬度，模具要有足夠的剛度，能承受各種應力。使這些力達到適當的平衡以防止模具變形和開裂也很重要。制造時註意模具的薄斷面和模塊的凹角根部，這是模具斷裂的敏感部位。保證匹配精度，如果模塊預緊力過大，會使鎖模力集中在壹點，這是模具大面積斷裂的主要因素。

以便更好地防止模具的整體變形。正確設計型腔的應力中心位置，使其盡可能靠近壓鑄機的應力中心。動模後面的兩個墊塊應盡量支撐在模具的型腔鑲塊上，而不是只支撐在型腔鑲塊外面的套筒板上；動模後面中間的支撐柱或支撐塊的支撐面積要足夠大，否則支撐塊的端面(甚至壓鑄機的模具安裝板)容易變形，失去支撐作用。

模具上有凹角的零件容易產生應力集中。盡量在產品的拐角處有壹個大的過渡圓角，以避免窄而深的凹角和凹槽。鋁鎂合金壓鑄模具型腔的圓角半徑應大於65438±0.0mm，表面粗糙度要小，避免圓角處過早開裂。在內澆口附近，盡可能增大圓角半徑，可以更好地延緩模具早期龜裂紋的出現。合理選擇鑲塊和活動滑塊的組合結構，避免模塊上出現尖角；鑲嵌觸頭密封面的結合面積較大，當滑塊後退時，鋁液不會從密封面逃逸到滑塊的導槽中；為了防止運動被卡住，滑塊的側面裝有壹個斜面。

正確設計澆註系統，設計內澆口的位置和充型流向，盡量避免高速充型鋁液沖擊型壁或型芯。在設計內澆口截面時，如果註射充型速度過快，會有大量的動能轉化為熱能傳遞給模具，使模具溫度升高，造成模具粘模、開裂和侵蝕缺陷。壓鑄鋁液最大充型速度不超過56m/s，充型速度應為？46 m/s更好。在設計內澆口厚度時，在保證產品表面質量的情況下，最好選擇更厚更大的內澆口，這樣既能增加流量，又不會增加對模具的沖擊。

必須正確選擇各部件的配合公差和表面粗糙度。由於模具受熱膨脹不均勻，配合公差會發生變化，零件的運動會失效，導致模具表面損壞，動、定模組之間的夾緊間隙增大，造成飛邊和飛邊。為防止飛邊，動、定模的型腔鑲塊平面應略高於動、定模套筒板平面，壹般在0 ~ 0.080 mm範圍內，特別要求合模後動、定模套筒板間隙應在0.030 ~ 0.100 mm範圍內。套板上排氣道最淺處的深度為0.12 ~ 0.15 mm，必須包括合模後動模套板和定模套板之間的間隙。這樣才能防止飛邊、飛料、粘模。盡量使套筒板各部位的分型面與模塊的分型面壹致，與模塊對套筒板齊平，減少分型面的臺階，便於排氣，防止飛邊粘模。

盡量不要在靠近內澆口的型腔平面上設置產品的字樣、標記和頂針。這些會造成模具過早開裂，也會使刻字標記過早不清晰。

盡量使用-Q2圖，使模具能很好地與壓鑄機匹配，提高產品合格率和生產效率，延長模具使用壽命。

壓鑄模具冷卻加熱系統的設計

為了控制模具溫度，防止模具變形和開裂，有必要為模具設計壹個冷卻和加熱溫度控制系統。通常在模具模塊中開壹根直徑為(6 ~ 12) mm的管子，在型芯和模塊中開壹個直徑為(3 ~ 12) mm的冷卻孔，通水冷卻，通熱油加熱。電加熱管也可以用在沒有模溫機的壓鑄廠(控制加熱溫度？400℃)和溫度計？模具，自動加熱預熱模具。

在腔體模塊的背面，加工壹個(6 ~ 8) mm的孔，孔的間距應為(25？5)mm，距離冷卻水或加熱油道50 mm以上，插入熱電偶，連接到壓鑄機的測溫儀表上。

在模具的流道、分支流道、內澆口附近，鑄件厚壁的型腔、型芯等吸收熱量較多的部位要用水冷卻。對於薄壁型腔，遠離內澆口的滑塊抽芯，以及模具型腔中壹些吸熱少，散熱快的部位，應設計熱油或電加熱管加熱模具。熱油溫度壹般在200 ~ 350℃。註意模具的冷卻水通道要與模具表面或模具拐角有足夠的距離，避免這些部位過早開裂或模具表面開裂。

模具的每個進水管接頭都應有壹個控制冷卻水流量的開關，以便調節模具各部分的溫度。冷卻水管道中的鐵銹和水垢會影響模具的冷卻效果，應及時清除。與模具連接的管道和接頭建議使用銅和不銹鋼，防止管道生銹後堵塞。

5.壓鑄模具制造對模具壽命的影響

模具制造的尺寸精度和配合精度要高，密封接觸的配合面必須密封配合，密封接觸的面積要大，防止鋁液鉆入。盡量避免人為因素造成的焊補處理，因為模具的修補部位容易開裂。

電脈沖放電加工後，型腔表面會產生變質層。該層的化學成分、金相組織和機械性能(強度、硬度和韌性)發生了變化。變質層硬而脆，有應力和大量微裂紋，會造成模具早期開裂。在用電脈沖或WEDM進行精加工時，應盡可能使用低電流、高頻率，以減少模具表面的過燒深度。使用好電火花加工專用油可以起到清洗、冷卻、潤滑、絕緣、防電離和減少變質層的作用。排放時浸油比沖洗油更能減少變質層。無論變質層有多深，對模具表面都有很大的應力。如果不消除白層和殘余應力，模具表面會在使用中較早開裂、腐蝕和破裂。

精加工模具型腔時，刀具進給量要小，不能留有刀痕。如有必要，應留有拋光余量。模具型腔的所有表面，即使是沒有加工工具痕跡的表面，也應拋光壹次，以消除工具加工或放電加工產生的硬化層和白層。但需要註意的是，打磨時模具不能局部過熱，以免燒傷模具表面，降低模具硬度。消除硬化層、白層和應力的方法有:①油石拋光、打磨拋光、化學腐蝕去除；(2)玻璃噴丸不僅能去除表面熔化凝固層，消除殘余拉應力，還能形成壓應力，是目前延緩開裂的好方法；(3)低溫回火也可以在不降低硬度的情況下，大大降低模具的表面應力。拋光模具型腔表面時，粗糙度視產品而定:①薄壁、表面光亮的產品表面應適當拋光，表面粗糙度Ra為0.2 ~ 0.4？m；②在壹般表面要求的厚壁產品表面，可以進行型腔表面拋光，表面粗糙度Ra為0.4 ~ 0.8？m；③壹般拋光不要求是鏡面，使脫模劑均勻附著在模具表面，但工具痕跡壹定要拋光，以免模具過早開裂；④註意交叉打磨，模具表面的痕跡不能有明顯的打磨方向。

6壓鑄工藝和生產操作對壓鑄模具壽命的影響。

提高壓鑄鋁合金中鐵的含量可以有效降低粘模程度。壹般要求鋁合金含鐵量？1.5%，實際生產中最好將鋁水含鐵量控制在0.65% ~ 0.90%的範圍內。在壓鑄過程中，鋁液的溫度波動應在？在10℃範圍內，建議春秋兩季ADCl2鋁合金澆註溫度小於660℃，冬夏兩季可上下變化10℃，可消除季節性缺陷。靠近模具內澆口處容易開裂和腐蝕，遠離內澆口處不易開裂和腐蝕。這主要是因為內澆口附近的高溫熔融鋁傳遞給模具的熱量更多，導致模具溫度更高。因此，在不影響產品質量的前提下，應盡可能降低鋁液的澆註溫度。

在滿足成形要求的情況下，應盡量采用低速註射速度和高速註射速度。填充速度過快會造成粘模、侵蝕、開裂；低速壓射速度較高時，熔融金屬被較多氣體包裹，高速壓射時氣體會在型腔低壓區膨脹，導致爆鳴。氣體會帶動鋁液高速沖擊侵蝕型腔表面，在型腔表面產生氣蝕缺陷(溢流通道的澆口處也會出現這種氣蝕)，被侵蝕的表面也會出現裂紋。

在滿足良好成型的條件下，選擇盡可能小的壓力。可以觀察到殼狀和圓形的產品。成千上萬個模具壓鑄後，產品同壹部位外表面的龜裂紋比內表面的龜裂紋要大得多，說明在相同條件下，鋁液對模具擠壓和膨脹的力的方向不同，導致模具開裂的缺陷大小差別很大。特別是在模具型腔的凹角處，拉應力和熱應力會在此處集中，在凹角處會過早出現裂紋和裂縫；而當模具的凸角和型芯面受到擠壓，受到熱沖擊時，模具會粘著，但應力集中很小，模具不易開裂。可以看出，鋁液壓力和應力方向對模具開裂影響很大。有時為了匹配不易開裂的模塊的壽命，可以采用更好的模具材料或熱處理方法來提高易開裂模塊的壽命。

壓鑄過程中，模具表面溫度從100℃上升到610℃，比200℃上升到610℃更容易產生裂紋，表面溫度從200℃上升到680℃，比200℃上升到610℃更容易產生裂紋。模具在500℃以上保溫6 s也比3 s更容易產生裂紋，所以要使模具在高溫下承受低溫，溫差變化小，時間短。壹般情況下，模具表面溫度(或帶熱電偶的模具內部溫度)不應高於熔融合金溫度的40% ~ 45%，即鋁合金模具的溫度應小於320℃，最好為200 ~ 280℃。合模時，模具表面溫度不應低於合金澆註溫度的20%，壹般以130 ~ 210℃為宜。

壓鑄鋁合金模具預熱至180 ~ 300℃後澆註註射，與直接澆註註射鋁液預熱模具相比，可延緩模具表面龜裂紋的出現。由於采用鋁液直接澆註和註射的方式對模具進行預熱，所以模具表面的溫差比較大。對於模具預熱後壓鑄的第壹批10 ~ 20壓鑄件，應采用低速壓射，以減少鋁液與模具的緊密接觸，降低熱量向模具傳遞的速度，達到緩慢加熱的目的。

壓鑄作業時均勻噴灑脫模劑，可以減少鋁液對模具的粘模和磨損。為防止脫模劑激冷模具，冬季最好將水性脫模劑預熱至20 ~ 30℃。噴脫模劑形成霧狀，噴嘴要遠離模具表面(20？10)cm，斜模面角度15？5?效果最好。脫模劑不要噴太多，噴塗時間控制在0.5-2.5s之間；禁止噴塗和澆註噴塗，以防止模具表面快速冷卻。為了降低激冷速度，可采用動、定模多次互換噴塗的方法。另外，鑄件頂出後，需要在頂針頂部噴漆潤滑後再返回，防止頂針被卡住。

對於很多模具來說，常用玻璃丸、陶瓷丸或微電脈沖來打磨模具某些部位的粗糙度，甚至在模具表面修出間隔為0.5 ~ 1.5 mm的細小網筋。這樣既可以防止開裂，延長模具的使用壽命，又可以降低鋁液的流動速度，消除產品表面的冷隔和花紋；能提高型面吸熱速度，使產品表面快速凝固，並因型面快速吸熱而提高型面溫度，加速塗料和水的揮發，消除殘留水分，防止鑄件出現氣泡和發黑。

7壓鑄模具的使用和維護

安裝模具時，至少應在動模和定模的每壹半中安裝六個壓板螺栓。如果每半模只安裝4個壓板螺栓，只要有壹個螺栓松動，另外3個螺栓嚴重不平衡，螺栓就會很快變形或斷裂，甚至會把模具拉掉。

在壓鑄過程中，要及時打磨、拋光模腔內的粘模痕跡，但註意不要用硬工具鑿、敲模具。當模具型腔表面粗糙度變大時，要打磨好。當產品全部或部分卡在模具型腔內時，應由有經驗的修模工處理，以防止壓鑄工人在處理過程中損壞模具。

每班給模具的滑塊、導柱、頂桿加潤滑油壹次，每班檢查清理模具的冷卻水通道，使其暢通、密封。每班觀察模具分型面與滑塊的密封配合情況，及早發現和修復模具的飛邊和接縫，防止其造成嚴重的壓潰、凹陷、變形和飛邊缺陷。

不使用模具時，最好不要在最後壹次壓鑄後在模具上噴漆。如果已噴塗油漆，應使用壓縮空氣將模具表面和深腔中的殘留水分吹幹凈，以防止模具生銹。每批生產完成後，或每生產壹萬個模具時，都要對模具進行保養。每次維修，都要塗上紅丹粉檢查模具的變形和密封配合，消除縫隙防止飛邊，消除模塊或滑塊受力不均，防止模塊壓壞爆裂。維修後的模具型腔、抽芯滑塊、頂桿、導柱、分型面應塗防銹油。

模具在小範圍內被腐蝕、碎裂、有缺陷、開裂後，無法更換嵌件時，只能用氬弧焊進行修復。為有效防止壓鑄模具焊補後容易開裂，應首先選用模具鋼生產廠家指定的氬弧焊焊條，並註意模具淬火處理前後使用的焊條規格可能不同。氬弧焊前應將模具裂紋等缺陷打磨掉，露出金屬基體，用電爐將模塊預熱到300 ~ 450℃(如果用乙炔氧焊的火焰緩慢烘烤預熱模具，預熱範圍可能達不到要求的溫度範圍，溫度不均勻，對焊補後防止裂紋無明顯作用。)並在氬弧焊前清理表面，防止焊補時出現氣孔；當模具溫度高於475℃時，應停止焊補，待模具冷卻後再進行焊接；焊接時要註意，壹定要交替修復，不要壹行壹行的焊接，這樣才能更好的降低焊接時產生的溫升和應力。淬火後焊補，然後在淬火回火溫度以下20 ~ 50℃進行去應力退火2 ~ 3h(淬火前焊補，退火溫度為750℃)，可以很好地消除焊接時產生的應力。

對於粘附在模具表面的塗層的積碳，除了用油石和砂紙打磨外，還可以用氣動噴塗玻璃球或陶瓷球均勻有效地去除積碳，不影響模具的尺寸精度。

；