一些压铸模具的知识

锌压铸模由于生产周期长、投资大、制造精度高，故造价较高，因此希望模具有较高的使用寿命。但由于材料、机械加工等一系列内外因素的影响，导致模具过早失效而报废，造成极大的浪费。锌压铸模失效形式主要有：尖角、拐角处开裂、劈裂、热裂纹（龟裂）、 磨损、冲蚀等。造成锌压铸模失效的主要原因有：材料自身存在的缺陷、 加工、使用、维修以及热处理的问题。

1、材料自身存在的缺陷

众所周知，锌压铸模的使用条件极为恶劣。以铝锌压铸模为例，铝的熔点为580-740℃，使用时，铝液温度控制在650-720℃。在不对模具预热的情　况下压铸，型腔表面温度由室温直升至液温，型腔表面承受极大的拉应力。开模顶件时，型腔表面承受极大的压应力。数千次的压铸后，模具表面便产生龟裂等缺陷。

由此可知，压铸使用条件属急热急冷。模具材料应选用冷热疲劳抗力、断裂韧性、热稳定性高的热作模具钢。 H13（4Cr5MoV1Si）是目前应用较广泛的材料，据介绍，国外80%的型腔均采用H13，现在国内仍大量使用3Cr2W8V，但 3Cr2W8VT_艺性能不好，导热性很差，线膨胀系数高，工作中产生很大热应力，导致模具产生龟裂甚至破裂，并且加热时易脱碳　，降低模具抗磨损性能， 因此属于淘汰钢种。马氏体时效钢适用于耐热　裂而对耐磨性和耐蚀性要求不高的模具。钨钼等耐热合金仅限于热裂和　腐蚀较严重的小型镶块，虽然这些合金即脆 又有缺口敏感性，但其优点　是有良好的导热性，对需要冷却而又不能设置水道的厚压铸件锌压铸模 有良好的适应性。因此，在合理的热处理与生产管理下，H13仍具有满意　的使用性能。　制造锌压铸模的材料，无论从哪一方面都应符合设计要求，保证锌压铸 模在其正常的使用条件下达到设计使用寿命。因此，在投入生产之前，应对材料进行一系列检查，以防带缺陷材料造成模具早期报废和加工费用的　浪费。常用检查手段有宏观腐蚀检查、金相检查、超声波检查。

（1） 宏观腐蚀检查。主要检查材料的多孔性、偏柝、龟裂、裂纹、非金　属夹杂以及表面的锤裂、接缝。

（2） 金相检查。主要检查材料晶界上碳化物的偏析、分布状态、晶料度　以及晶粒间夹杂等。

（3） 超声波检查。主要检查材料内部的缺陷和大小。

2、锌压铸模的加工、使用、维修和保养

模具设计手册中已详细介绍了锌压铸模设计中应注意的问题，但在确定压射速度时，最大速度应不超过100m/S。速 度太高，促使模具腐蚀及型腔和型芯上沉积物增多；但过低易使铸件产生缺陷。因此对于镁、铝、锌相应的最低压射速度为27、18、12m/s，铸铝的最大压 射速度不应超过53m/s，平均压射速度为43m/s。

在加工过程中，较厚的模板不能用叠加的方法保证其厚度。因为钢板厚1倍，弯曲变形量减少85%，叠层只能叠加作用。厚度与单板相同的 2块板弯曲变形量是单板的4倍。另外在加工冷却水道时，两面加工中应特别注意保证同心度。如果头部拐角，又不相互同心，那么在使用过程　中，连接的拐角处 就会开裂。冷却系统的表面应当光滑，最好不留机加工痕迹。

电火花加工在模具型腔加工中应用越来越广泛，但加工后的型腔表面留有淬硬层。这是由于加工中，模具表面自行渗碳淬火造成的。淬硬层厚 度由加工时电流强度和频率决定，粗加工时较深，精加工时较浅。无论深浅，模具表面均有极大应力。若不清除淬硬层或消除应力，在使用过程中，模具表面就会产 生龟裂、点蚀和开裂。消除淬硬层或去应力可用　：①用油石或研磨去除淬硬层；②在不降低硬度的情况下，低于回火温　度下去应力，这样可大幅度降低模腔表面 应力。

模具在使用过程中应严格控制铸造工艺流程。在工艺许可范围内，尽量降低铝液的浇铸温度，压射速度，提高模具预热温度。铝锌压铸模的预热温度由100~130℃提高至180~200℃，模具寿命可大幅度提高。

焊接修复是模具修复中一种常用手段。在焊接前，应先掌握所焊模具钢型号，用机械加工或磨削消除表面缺陷，焊接表面必须是干净和经烘干 的。所用焊条应同模具钢成分一致，也必须是干净和经烘干的。模具与焊条一起预热（H13为450℃），待表面与心部温度一致后，在保护气下焊接修复。在焊 接过程中，当温度低于260℃时，要重新加热。焊接后，　当模具冷却至手可触摸，再加热至475℃，按25mm/h保温。最后于静止　的空气中完全冷却， 再进行型腔的修整和精加工。模具焊后进行加热回火，是焊接修复中重要的一环，即消除焊接应力以及对焊接时被加热淬火的焊层下面的薄层进行回火。

模具使用一段时间后，由于压射速度过高和长时间使用，型腔和型芯上会有沉积物。这些沉积物是由脱模剂、冷却液的杂质和少量压铸金属在 　高温高压下结合而成。这些沉积物相当硬，并与型芯和型腔表面粘附牢固，很难清除。在清除沉积物时，不能用喷灯加热清除，这可能导致模具表面局部热点或脱 碳点的产生，从而成为热裂的发源地。应采用研磨或机械去除，但不得伤及其它型面，造成尺寸变化。

经常保养可以使模具保持良好的使用状态。新模具在试模后，无论试模合格与否，均应在模具未冷却至室温的情况下，进行去应力回火。当新模具使用到设计寿命的1/6~1/8时，即铝锌压铸模10000模次，镁、压铸模5000模次，铜锌压铸模800 模次，应对模具型腔及模架进行450— 480℃回火，并对型腔抛光和氮化，以消除内应力和型腔表面的轻微裂纹。以后每12000~15000模次进行同样保养。当模具使用50000模次后，可 每25000~30000模次进行一次保养。采用上述方法，可明显减缓由于热　应力导致龟裂的产生速度和时间。

在冲蚀和龟裂较严重的情况下，可对模具表面进行渗氮处理，以提高模具表面的硬度和耐磨性。但渗氮基体硬度应在35-43HRC，低于 35HRC时氮化层不能牢固与基体结合，使用一段时间后会大片脱落：高于43HRC，则易引起型腔表面凸起部位的断裂。渗氮时，渗氮层厚度不应　超过 0．15mm，过厚会于分型面和尖锐边角处发生脱落。