(进口dievar的硬度)提高压铸模具寿命的措施

提升铝压铸模具使用寿命的对策

刘遵建

旭东铝压铸(上海市)有限责任公司

摘 要:详细介绍了压铸模具无效的方式和缘故,从模具原材料、热处理工艺、设计方案、生产制造生产加工，及其压铸工艺、生产制造实际操作、模具应用维护保养，等各个方面，讨论了危害模具使用寿命的原因和对策。

导致压铸模具无效的首要因素是：①热涨冷缩的交替变化内应力，长期性经常的不断循环系统，在模具表面发生热疲惫龟裂纹：②因为内应力及机械设备内应力造成的模具总体裂开、损坏：③在压射力和内应力的效果下，模具会在抗压强度更欠缺处萌发裂痕，使型腔断裂：④化学腐蚀、机械设备损坏、冲洗腐蚀、熔损侵蚀导致的模具腐蚀：⑤遭受锁模、插芯工作压力和填充工作压力功效使模具造成的塑性形变。这种模具无效缺点发生的因素是复杂性多种多样的，下面从现实使用层面讨论一些提升铝压铸模具使用寿命的对策。

 1 铝压铸模具原材料的采用

为提升热冲击性韧性，现阶段较常用的H13钢的成分纯度规定为: 优等品钢S成分（质量浓度，相同）要低于0.005%；非常H13钢规定S成分低于0、003%；P成分低于0.015%。钢的位错无碳化物渗碳体参杂，大颗粒状的碳化物渗碳体和残渣抗压强度很小，不可以抵御热疲惫，减少了不锈钢板材的可塑性，是龟裂产生的发源点。要应用电渣重熔炉的精炼铁，它不但纯度高，还具备机构高密度、优质的热疲惫抵抗力、耐热裂性好、优质的延展性及可塑性，优质的打磨抛光性、不错的异向男同等特性。不锈钢板材的均一性规定原材料的机构要匀称，钢材具有随意方位物理性能男同，不必有纵、横、深方位的特性差别。

恰当采用模具原材料，选用高韧性合金制品可以提升模具使用期限。甄选用德国8407、法国2344、英国H13（4Gr5MoV1Si）、日本SKD61原材料。日本日立的DAC55、ZHD435在高韧性时有不错的延展性及抗高溫抗压强度，模具使用寿命也很高。

 2 铝压铸模具的热处理工艺

选用不一样的热处理方法会使压铸模具质量特性不一样。H13模具钢的热处理加工工艺和热处理工艺后的金相组织应参考北美地区铝压铸学好(NADCA207-2003)要求。提议由模具不锈钢板材生产厂家承担模具的热处理工艺，防止由于原材料和热处理工艺的生产厂家不一样而造成质量不一样。

H13钢选用髙压石蜡风冷高真空热处理炉热处理为好，可以有效的避免模具表面的渗碳、空气氧化、形变和裂开把热处理温度上升到1 020~1 050℃，依据控制模块原材料的规格尺寸，和每个零部件规定的強度和延展性，适度操纵温度和保溫時间，使铝合金渗碳体充足融入马氏体，那样可以降低模具因热处理工艺渗碳体融解不充足，残余在位错中间而产生的模具龟裂。但要留意钢的零界点Acl和Ac3及隔热保温時间,避免马氏体钝化处理。热处理后用不一样温度分3次淬火。需注意淬火的实际效果,假如还需要开展渗氮处理,可以降低一次淬火解决。

 模具生产加工时发生的钻削内应力、电电晕放电质变层的内应力、和铝压铸时发生的热疲惫内应力，可以通淬火来降低或清除。模具应按时退火处理清除内应力：**次去应力退火应分配在热处理以前（淬火温度700~750℃）第二次去应力退火应分配在试模达标后的批量生产以前，再在铝压铸1万模、3万模时各退火处理一次。，渗氮一次可以替代一次退火处理。对H13钢淬火清除内应力的温度比热处理时更后一次淬火的温度低20~40℃隔热保温時间为1.0~1.5h。

有效挑选模具的强度（HRC）,英国AISI H13 ESR类原材料用以铝压铸模具，假如强度稍低，易发生粘模和初期龟裂，假如强度太高又很有可能裂开，因此一般提议：铝合金压铸模强度（HRC）为(HRC)为47~52；中、中小型的铝、镁合金压铸模为46~48；规格大的铝、铝镁合金铸造件和较为厚或形态繁杂件的模具，尽可能减少强度（HRC）为44~46。.日立的DAC55、ZHD435及进口的DIEVAR钢在高韧性时有不错的延展性及高溫抗压强度,运用时强度(HRC)可以比H13提升2~4.

对压铸模具的型腔表面非常容易发生粘模的部位和全部的型芯，应取用渗氮、碳氮共渗等表面加强解决，以降低粘模或腐蚀。现阶段采用的KANUC解决的比较多。如需渗氮、型面的氮化层总深层应小于0.2~0.3mm，应依据铸造件壁厚由厚到薄操纵在0.04~0.08mm，且应无化学物质亮白层，避免过厚的白净层断裂后造成模具龟裂。对非常容易粘模部位的零件，可以每铝压铸1~2万模开展一次渗氮等表面解决。当模具铝压铸8~10万模次以后，因为强度减少非常容易发生粘模时，还可以开展渗氮处理。每一次淬火和渗氮以前、后必须对模具表面开展打磨抛光。为避免模具型腔在批量生产以前发生空气氧化生锈，在试模达标后，解决模具开展530~560℃保湿补水1.5~2.0H的预空气氧化热处理工艺。

 3  铝压铸模具的设计方案

铝合金压铸件壁厚应尽可能匀称$一般小物件薄厚为2.5±1mm,中 件 厚 度 为3.0±1mm,大 件 厚 度 为4.0±1mm,边角衔接要有圆弧或陡坡以减少应力,可应用筋条构造清除铸造件产生的热节.过厚的铝合金压铸件内部结构机构晶体粗壮,会产生出气孔、铸造缺陷、空气氧化、内部结构裂痕，并伴随着有内应力源造成，以至其硬度和经久耐用特性会小于筋板輔助构造产生的商品。

模具的易龟裂部位和容易损害部位尽可能采用镶件构造，毁坏后有利于检修和拆换。但成形零件上的镶拼孔，包含型芯孔至模具的外缘或周边的另一孔的间距不必过小，而且镶拼孔的内角要有很大的圆倒圆角，以防变成模具初期龟裂的欠缺部位。

 提升模具设计方案刚度，要剖析模具型腔每个部位的支承状况。型腔遭受的力有铝合金液填充时的工作压力、胀型力、撞击力，也有出模时的抗拉力、滑动摩擦力，温度多少转变造成的内应力，开闭模、抽送芯时遭受的工作压力、抗拉力、预紧力等。设计方案时要使模具中各部件、各部位都具备充分的薄厚、总宽，使模具有充足的刚度以承担各种各样内应力。还需要使这种承受力做到适度的均衡（这一点很重要），以避免模具形变、裂开。生产制造时留意模具的细薄横截面、控制模块的凹角根处是模具发生破裂的比较敏感部位，要保障其相互配合精密度，假如控制模块相互配合的预紧力过大，它会把合合模力集中化到一点上，这也是模具发生大规模破裂的首要要素。

为了更好地不错的防止模具发生总体形变。恰当设计方案模具型腔的承受力核心部位，使其尽可能挨近铝压铸机的承受力核心。动模身后的2个保护层垫块要尽可能支撑点在模具的型腔镶块上，不必只支撑点在型腔镶块外的套板上；动模身后里面的支撑点柱或支撑块的支撑点总面积要非常大，不然会使支撑点块的内孔(乃至使铝压铸机的模具安裝表面）非常容易被压形变而丧失支撑点的实际效果。

模具上面有凹角的部位非常容易造成应力,商品拐角处尽可能要有很大的衔接圆弧,防止出现窄而深的凹角、凹形槽、铝、镁合金压铸模具的型腔拐角的半径应超过1.0mm表面表面粗糙度要小,防止圆弧处初期裂开。以内进胶口周边，尽可能增加圆弧的半径，可以比较好的减缓模具初期龟裂纹的发生。

有效采用镶块、主题活动滚轮组成构造，防止控制模块上发生较锐的斜角、并使镶拼触碰突面的融合总面积要非常大，要使滚轮发生忍让时，也不会发生铝水从突面窜进到滚轮的导滑轨里；为预防健身运动卡滞，滚轮的侧边应用斜坡相互配合。

恰当设计方案浇筑系统软件，设计方案内进胶口的具体位置和填充流入时，尽可能避免快速填充的铝水正脸喷出冲击性到型壁或型芯。设计方案内进胶口横截面大钟头，假如使用的压射填充速率太高，有大批量的机械能降速后转为热量传达到模具上，使模具温度上升，促进模具发生粘模、龟裂、磨蚀缺点。

压铸铝合金水的较大填充速率不可超出56m/s，填充速率以≤46m/s为好。设计方案内进胶口的薄厚时，在确保商品表面质量的情形下，或是采用厚而大一点的内进胶口为好，那样可以提高总流量，又不提升对模具的撞击力。

要合理挑选各部件的尺寸公差和表面表面粗糙度,因模具遇热不均衡和胀大不匀称,会使配合公差造成转变,会使构件健身运动失效而造成模具表面损害,也会使动、定模套板中间的锁模空隙提升,造成毛边和飞料。为避免飞料,在临床诊断表面,动、定模型腔镶块平面图应比动定模套板平面略高,一般在0~0.080mm范畴内,尤其规定密切锁模后动、定模套板的空隙要在0.030~0.100mm

范畴内.在套板上的排气管道较浅处的高度为0.12~0.15mm,它一定要包含锁模后动、定模套板的空隙.仅有如此才可以避免毛边、飞料和粘模.尽可能让套板各部位的临床表现面与控制模块的临床表现面一致,从控制模块到套板一样齐平,降低临床诊断面的阶梯,有利于排气管和避免毛边粘模。

更好不要以内进胶口周边的型腔平面图上设定商品的字眼、标识和顶杆，这种都是会造成模具太早的龟裂，也会使字眼标识太早的越来越不清楚。

4  铝压铸模具的降温和加温体系的设计方案

为了更好地可以管控模具温度，避免模具形变和龟裂，一定要给模具设计方案制冷、加温温度控制系统软件。通常在模具控制模块的内部结构设立φ（6~12）mm直径的管路,在型芯和板块中设立φ（3~12）mm制冷孔,试压开展制冷,通滚油开展加温.在沒有油温机的压铸厂,还可以应用电热管(要操纵发烫温度≤400℃)和红外测温仪嵌入模具，开展全自动加温来加热模具。

在型腔控制模块的反面，生产加工出的φ（6~12）mm孔，此孔要间距型腔表面（25±5）要距离冷却循环水或加温油安全通道在50mm以上,插进热电阻联接在铝压铸机的测温仪器上。

在模具的横浇道、支系直浇道、内进胶口周边，在铸造件薄壁处的型腔、型芯等模具消化吸收发热量比较多的部位要通冷却水。对厚壁处的型腔，对避开内进胶口的滚轮抽芯，和模具型腔的一些消化吸收发热量少、排热快的部位，要设计方案用滚油或用电加热器加温模具。一般通过的滚油温度为200~350℃。留意模具的冷却循环水安全通道间距模具表面或模具拐角要有充足的间距，以防止这种部位的型面发生初期龟裂或裂开。

模具每一个进水管快速接头要有电源开关，能操纵冷却循环水的总流量，便于调整模具各部位的温度。冷却循环水管路里产生的生锈和集垢，会危害模具的降温实际效果，要立即消除。模具外置的管路和连接头提议应用铜材和不锈钢材料，防止锈蚀后阻塞管路。

5  铝压铸模具的生产制造生产加工对模具使用寿命的危害

模具生产制造的外形尺寸精密度和相互配合精密度要高，密封性触碰的搭配面，务必密封性相互配合，密封性触碰的范围要大，避免溴化锂溶液钻进。尽量减少人为要素引起的电焊修复解决，因模具电焊修复过的部位，非常容易发生龟裂。

脉冲电流充放电生产加工后的型腔表面会出现出一个质变层，这一层的成分、金相组织、物理性能$抗压强度、强度、延展性等都发生了更改，质变层又硬又脆，并有内应力和很多的微裂痕，会造成模具初期龟裂；脉冲电流或线割充放电细致生产加工时，应尽可能选用低的工作电流及高的頻率，以减少模具表面的粗晶深层。应用好的火花放电专用型液压油，可以具有清洗、制冷、润化、绝缘层、防水解和缓解质变层的功效。充放电时浸油比冲油能能够更好地缓解质变层。无论变质层浓淡，它在模具表面均有很大的内应力，若不清除其亮白层和剩余应力，在应用全过程中，模具表面便会较早的造成龟裂、磨蚀和裂开。

模具型腔深度加工时，走走刀的量要小，不必留有磨痕，必需时要留有抛光处理的容量。模具型腔的全部表面，即使沒有留有生产加工磨痕的表面，都需要开展一次抛光处理，用于清除数控刀片生产加工或充放电生产加工形成的硬底化层和亮白层。但要留意，打磨抛光时不能让模具部分超温，防止烫伤模具表面和减少模具的强度。清除固化层，亮白层和除去压力的方式 有：①用食油石打磨抛光、镜面抛光、化学溶蚀除去；②喷夹层玻璃丸的方式既可以除去表面融化凝结层，清除残留拉应力，还能够产生压内应力，是现阶段减缓龟裂的好方法③在没有减少强度的情形下，超低温淬火也可大幅度减少模具的表面内应力。模具型腔表面打磨抛光时，表面粗糙度要以商品而定：（1）厚壁、表面规定明亮的商品表面部位，型腔表面要适度打磨抛光，表面表面粗糙度Ra为0.2~0.4μm; (2)薄壁。表面规定一般的商品表面处，型腔表面可打磨抛光，表面表面粗糙度Ra为0.4~0.8μm(3)一般不规定打磨抛光为镜面玻璃要使脱膜剂能在模具表面匀称粘附,但磨痕一定要打磨抛光,以防模具太早的发生龟裂;(4)要留意交叉式打磨抛光,模具表面打磨过的印痕,不要有明显的打磨方向。

6  压铸工艺和生产操作对压铸模具寿命的影响

增加压铸铝合金中的铁含量，可以有效地减轻粘模程度，一般要求铝合金的铁含量≤1.5%，实际生产中铝水的铁含量控制在0.65~0.90%范围内为好。在压铸过程中铝液温度波动应在±10℃之内，ADC12合金春秋季浇注温度建议小于660℃,冬、夏季温度可以上下变化10℃，这样可以消除季节性的缺陷。模具内浇口附近容易龟裂、侵蚀，远离内浇口的部位不容易龟裂、侵蚀，这主要是因为在内浇口附近，，高温的铝水传递给模具的热量比较多，致使模具温度比较高。所以在不影响产品品质的前提下，应尽量降低铝水的浇注温度。

在满足成形情形下，尽量使用比较低的低速压射速度和高速压射速度，充填速度过高会造成粘模、冲蚀、龟裂；当低速压射速度较高使金属液包裹较多的气体时，气体在高速压射进入型腔中的低压区会膨胀，气体膨胀产生爆破，气体带动铝液以很高的速度冲击、侵蚀型腔表面，造成型腔表面气蚀缺损（这种气蚀在溢流槽浇口处也会出现），被气蚀的表面还会有裂纹产生。

在满足成形良好的条件下，尽可能选用较小的压力，可以观察壳形和圆形产品，在模具压铸几万模之后，在产品同一部位的外表面比内表面龟裂纹大出很多，这说明在相同的条件之下，模具受到铝液包裹挤压与膨胀拉伸的力量方向不同，致使模具出现龟裂的缺陷大小相差很大；特别是在模具型腔的凹角处，拉伸和热应力都会集中在这里，凹角处会过早的出现龟裂和开裂裂纹；而在模具的凸角和型芯表面受到挤压和热冲击力，虽然会出现粘模，但出现应力集中情况很小，模具不容易出现龟裂，可见铝液压力的大小和受力方向对模具龟裂的影响是很大的，有时为了配套不容易出现龟裂模块的寿命，可以采用比较好的模具材料或热处理的方法，来提高容易龟裂模块的寿命。

压铸时模具表面温度由100℃ 上升到610 ℃，比200℃上升到610℃容易引起龟裂，表面温度由200℃上升到680℃,比200℃上升到610℃更容易引起龟裂，所以一定要使模具承受的温度低、温差变化量比较小、处于高温的时间短。一般产品压铸开模后的2~3S时测量模具表面的温度 （或用热电偶测量模具内部温度）应不高于浇注的合金液温度的40%45%，即铝合金模具温度应小于320℃，以200~280℃为好合模时 模 具 表 面 的 温 度 应 不 低 于 合 金 浇 注 温 度 的20%，一般以130~210℃为好。

压铸铝合金模具预热至180~300℃再浇注压射，比用铝液直接浇注压射来预热模具，能延缓模具表面龟裂纹的出现。因为用铝液直接浇注压射来预热模具，模具表面承受到的温度差比较大。模具预热后压铸的前10~20模铸件，要使用低速压射，以减小铝液与模具接触的紧密程度，降低热量传递给模具的速度，达到缓慢加热的目的。

压铸操作时均匀喷涂脱模剂，可以减轻铝液对模具的粘模和磨损。为了防止脱模剂对模具激冷，冬天对水基脱模剂要预热到20~30℃为好。喷脱模剂要形成雾状，喷嘴应距型面（20±10）mm,斜向模面角度15°±5°的效果更好.不可喷涂过多脱模剂,喷涂时间控制在0.5~2.5s之间; 禁止喷洒/浇灌式的喷涂,以防对模具表面急速的激冷.可以采用动、定模多次交换喷涂的方法，以减小激冷的速度。另外，铸件顶出后，要在顶杆头部喷涂上涂料得到润滑之后再退回，以防顶杆运动卡滞。

7  压铸模的使用和维护保养

模具在安装时，动、定模每半模至少要安装6个压板螺栓，如果每半模只安装4个压板螺栓，只要有一个螺栓松动，其他个螺栓受力严重失衡，，螺栓就会很快被拉变形或拉断，甚至会出现模具被拉而掉下来的事故。

压铸过程中，要及时打磨抛光模具型腔的粘模痕迹，，但要注意不要用硬的工具凿伤或敲伤模具。当模具型腔表面粗糙度变大后，要进行很好的抛光处理。。当产品全部或部分粘模在模具型腔里时，要由有经验的模具修理人员来处理，以防压铸工处理时损坏模具。

每班给模具滑块、导柱、顶杆涂一次润滑油，每班检查疏通模具的冷却水通道，使其畅通和密封。每班观察模具的分型面和滑块的密封配合情况，对模具的飞边和披缝一定要早发现、早修理，以防其致使模具出现严重的压伤、凹陷、变形及飞料的缺陷。

当模具停产不使用时，更好在压铸更后一模之后，不要给模具再喷刷涂料，如果已经喷涂了涂料，也要用压缩空气吹干净模具表面和深腔里的残留水分，以防模具生锈。每批生产完成后，或在每生产一万模时，要对模具进行维护保养。每次保养时，需涂红丹粉检查模具的变形和密封配合情况，消除间隙防止飞料，消除模块或滑块受力不均衡，防止模块压坏、爆裂，保养后要给模具型腔、抽芯滑块、顶杆、导柱，分型面等涂防锈油。

 模具已经出现小范围的冲蚀、掉块、缺损、裂纹缺陷后，在不能做成镶件更换时，只有给模具用氩弧焊修补。为有效地防止压铸模具焊补后容易出现龟裂，焊补时首先要选用模具钢材制造厂家指定使用的氩弧焊焊条，并注意区分在模具淬火处理前后使用的焊条规格有可能不一样。对模具进行氩弧焊之前，先要把模具龟裂等缺陷修磨掉呈现出金属基体，使用电热炉预热模块达到300~450℃（若使用乙炔氧焊的火焰慢慢烘烤预热模具，由于预热的范围小，不一定达到要求的温度范围，温度也不均匀，对防止焊补后出现龟裂没有明显的效果）。并把表面清理干净之后再进行氩弧焊，防止焊补时出现气孔当模具温度高于475℃时要停止焊补，让模具降温后再焊；焊接时注意，一定要隔行焊补，不要一行挨一行焊补，这样可以较好的降低焊接时产生的升温和应力。淬火之后的焊补，再在低于淬火回火温度以下20~50℃。保温2~3h去应力退火(淬火之前的焊补，退火温度是750℃)这样可以很好的消除焊接时产生的应力。

 对于模具表面粘附的涂料烧结集碳，除用油石和砂纸抛光外，用气动喷投玻璃丸或喷陶瓷丸的方法，不仅能均匀有效的清除掉集碳，还不影响模具的尺寸精度。

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