如何有效提高压铸模具的寿命（上）

压铸模具是一种重要的工艺装备，其使用性能的好坏，寿命的高低，直接影响压铸厂家产品的质量，更新换代的速度，技术经济效益和产品在市场上的竞争能力。因此，世界各国都在不断地研究如何提高压铸模具的韧化强度、缩短制造周期、提高质量、延长寿命。

根据有关资料，我国目前每年约消耗10万吨模具钢，其中属于合金钢的模具约6万吨，每年模具产值约20亿元，这是一个相当可观的数字。但是，我们的现状是，选材不当，工艺落后，使用不合理，管理水平低，远远不能适应当前生产发展形势的需要。近年来，随着压铸技术水平的提高，高效率，高性能压铸机的出现，己使压铸生产由单机自动化，转向于多道工序联动操作，组成平行作业流水生产线。在这种形势下，如果由于模具寿命配合不上，就不可能协调一致地组织好生产进程，难以发挥压铸机生产效率高的最大优势，达不到最高的经济效益，甚至带来巨大的损失。因此模具的寿命问题，已成为各种矛盾的焦点。

1.压铸模具使用寿命的定义

压铸模具由于受到了磨损，冲蚀、腐蚀及热疲劳等原因而导致变形、破裂、粘着、龟裂，在铸件上形成毛刺、飞边、脱皮、伤痕、划痕、粗糙以及尺寸偏差等现象后，不能再进行修复而在报废之前，所加工出来的零件数量，称为模具的使用寿命。对于模具本身来说，有其正常的寿命水准，如果一幅模具，通过精心设计，注意维护保养，正常使用的条件下，达到了国内外相比的相对寿命指标以后，出现的破坏，则属于正常的寿命范畴。如果是早期失效，则说明了现有的材料和工艺的潜力未能得到充分地发挥，则应该查找原因，寻找对策。

2影响压铸模具寿命的因素

影响模具寿命的因素众多，既有外因也有内因。

外因指的是模具工作时的外界环境，其中包括：工作条件，设备条件，使用过程中的维护、保养，被加工零件的材料，壁厚、尺寸，形状等等。

内因所指的是：模具本身材质的冶金质量、机械加工工艺规范、热加工工艺制度，其中包括毛坯锻造及热处理以及模具结构的合理性、工艺设计方案的先进性以及配合精度的确切性等等。如果我们对以上所提到的各个方面都处理得当，模具的耐用性会得到确切的保障。

3提高压铸模具寿命的基本途径

3. 1首先要选用优质的模具钢

压铸模具毛坯在锻造时出现断裂，或在淬火时出现工艺缺陷以及使用时降低其承载能力等，都与钢材的冶金质量发生密切的关系。

3. 2采用先进的毛坯锻造工艺

模具毛坯进行锻造有两种目的：首先是碳化物均匀分布，加热时阻碍奥氏体晶粒的长大，降低钢对过热的敏感性。由于均匀分布的碳化物硬度极高，显著地提高了钢的耐磨性和抗咬合能力，也增强了钢的塑性变形抗力。其次是形成合理的流线分布，使材料在力学性能上以及淬火变形的趋向方面，不会出现明显的差别。

3. 3精心设计压铸模具的结构

模具设计的内容极为丰富，可以从铸件的结构工艺性分析着手。

由于铸件结构设计上的不合理，导致模具中存在着细薄的截面，成为断裂的根源。

斜度值的不合理，引起抽芯，开模或取件时的擦伤。型腔壁面交界处的倒角，稍有疏漏，造成应力集中裂纹。

浇注系统的设计中，在流向、截面积、压射速度等控制不当，造成对型壁或型芯的冲蚀。

金属液进入型腔后形成的涡流，由于涡心部分的流速为无穷大，对模面起到强烈的镂蚀作用，造成局部拉毛。

模具的刚度不足，由于片面地强调节约钢材，导致早期变形或断裂的情况，时有发生。

在各构件配合精度等级如选用不当，或者是由于有余隙的存在，引起导热率的下降，过早地产生热疲劳，或者是由于装配尺寸过紧，形成予应力，压铸过程中模具出现爆裂。

在现代的模具结构中已考虑采用快速顶出机构，在这里，一方面固然是为了提高生产效率的需要。但是从另一个角度来看，也是为了减少铸件的留模时问，为卸除模具材料的热载荷而设计的。

3. 4合金熔炼，保温过程中的有关控制

压铸模具型面在高速金属流的冲刷下，产生热冲蚀。凡是出现冲蚀的部位，都会使铸件的尺寸精度和表面光洁度有所下降，甚至于使该处与锌合金压铸件咬合，影响顺利出模。为此，控制温度参数，其中包括合金温度的掌握以及控制压铸模具始终处于热平衡状态，至关重要。

此外合金中的气体问题，在压铸这样一个高速、高压充型特定的环境下，随着金属液流的喷溅而产生爆裂，出现了对模具的气蚀问题，在型面上留下麻点，在这方面应予以重视。为此对合金进行精炼除气，一方面乃是出于净化合金液的需要，而在避免产生气蚀作用，防止模面上形成麻点也是有益的。

合金中含铁量的控制，对于防止粘模至关重要。在这个问题上，除了涂料能起到一部分作用外，合金中合适的含铁量的控制，值得注意。

3．5采用最佳的压铸模具热处理规范

作为压铸模具的材料必须具有较高的热强性和回火稳定性，这样才有可能获得高的热疲劳抗力和耐磨性。作为锌合金压铸用的模具材料，当前比较适用的仍是属于国内最为普遍采用的钨系高热强模具钢。其锻造性能好，在机械加工性能及热处理工艺性能上也较佳。但如果由于热处理工艺不当，在寿命问题上常常会出现大起大落的现象。其中以淬火与回火的工艺，尤其要求严格掌握，直接影响到模具热疲劳抗力，热强性和回火抗力。

目前大部分工厂对压铸模具所取的淬火温度为1050-1100 ℃，进一步提高淬火温度的呼声很高，但是也其有利弊。众所周知，随着淬火温度的提高，其有利方面如下：

1)更多的碳化物溶入奥氏体，将使淬火后的马氏体具有较高的回火稳定性，热强度，耐磨性和耐疲劳性能也均相应地提高；

2)一定程度上减少碳化物带状偏析，减轻了剩余碳化物对基体的切割作用。也改善了材料性能上的方向性，并使剩余碳化物变得更少、小、匀和圆态，提高强韧性。

3)使板条马氏体数量增加，提高强韧性，降低裂纹的扩展速度。

但是有其不利的一面：

1)晶粒粗化，使模具韧性下降。

2)模具更易变形。

3)模具表面更易氧化脱碳。

权衡利弊，对压铸模具来说，其主要失效形式是热疲劳和热冲蚀，因此高温强度，硬度和回火抗力比韧性更为重要，提高淬火温度将可进一步发挥钢材作为压铸模具材料的潜力，至于模具的变形和氧化脱碳，可通过相应的措施予以解决。例如在淬火加热时采用两次预热，其目的是减少模具到温的时间差，缩短高温保温时间，以减轻由于高温加热而带来的弊端；又如采用二次分级淬火或等温淬火，则可减少变形：其他如加强盐浴脱氧或在有保护性气氛的箱式炉中加热，可避免氧化脱碳等。