壓力鑄造(簡(jiǎn)稱壓鑄)具有生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)流程短、 鑄件光潔 度和強(qiáng)度較高、 加工余量少、 節(jié)約金屬材料等工藝特點(diǎn)。 我國(guó)近年 來(lái)壓鑄行業(yè)發(fā)展迅速,總產(chǎn)量增長(zhǎng)明顯,已經(jīng)是名符其實(shí)的壓鑄大 國(guó)。 模具、 壓鑄機(jī)和壓鑄材料是壓鑄生產(chǎn)的三大要素。 只有優(yōu)質(zhì)的模 具才能穩(wěn)定、 高效生產(chǎn)出質(zhì)量好的鑄件。 壓鑄模具的工作環(huán)境十分 惡劣:型腔在壓鑄生產(chǎn)過(guò)程中,直接與高溫、 高壓、 高速的金屬液相 接觸,受到金屬液的直接沖刷,容易磨損、 高溫氧化和各種腐蝕;高 效率的生產(chǎn)使模具溫度周期性的劇烈升高和降低,工作表面易產(chǎn)生 熱疲勞裂紋;金屬被強(qiáng)制變形時(shí),與型腔表面摩擦,易磨損模具并降 低其硬度。 模具造價(jià)成本高、 制作周期長(zhǎng)、 修復(fù)難,在使用壽命上也 顯得尤為重要。 因此,對(duì)影響模具性能和使用壽命的因素研究有利 于提高鑄件質(zhì)量和降低由于模具提前報(bào)廢導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失。 一般來(lái) 說(shuō),影響壓鑄模性能和使用壽命的因素包括模具材料、 模具設(shè)計(jì)與 制造、 表面處理技術(shù)和模具具體使用情況。

壓鑄模是種非常昂貴的特殊的精密機(jī)械，要求模具維修工不但有精湛的技術(shù)，精細(xì)的作風(fēng)，還要有認(rèn)真負(fù)責(zé)的精神。模具維修工應(yīng)熟知壓鑄模具技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)如下：

1、全在清理模具各處金屬肖和積垢，顯現(xiàn)模具本色。

　　2、參照與模具一起送修的最后一個(gè)壓鑄產(chǎn)品，仔細(xì)檢查模具存在的問(wèn)題。有無(wú)拉傷、粘模、壓蹋、掉肉，有無(wú)小型芯彎曲或折斷，有無(wú)活動(dòng)型芯插入定位不準(zhǔn)，有無(wú)斷推桿或推桿長(zhǎng)度發(fā)生變化，有無(wú)鑲塊定位不準(zhǔn)，有無(wú)緊固螺栓松動(dòng)等。根據(jù)損壞情況，確定修理或更換。

　　3、對(duì)導(dǎo)致鑄件輕微拉傷的型腔塌陷、裂紋、掉塊等，可以局部焊補(bǔ)修理，焊補(bǔ)修理應(yīng)嚴(yán)格按焊補(bǔ)工藝操作，否則將損失很多模具壽命。較小成型零件發(fā)生以上故障更加嚴(yán)重或模具損壞。

　　4、較大成型零件成型表面嚴(yán)重塌陷、裂紋、掉塊等，可以局部焊補(bǔ)修理，焊補(bǔ)修理應(yīng)嚴(yán)格按焊補(bǔ)工藝操作，否則將損失很多模具壽命。較小成型零件發(fā)生以上故障更加嚴(yán)重或模具損壞。

　　5、對(duì)滑動(dòng)部位如抽芯機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向裝置等，應(yīng)進(jìn)行徹底清理，仔細(xì)檢查、維修。用高溫潤(rùn)滑脂重新潤(rùn)滑后裝配。

　　6、如果有液壓抽芯，液壓部分與模具同時(shí)維修。液壓部分維修特別注意清潔，防止污染，否則將會(huì)污染整個(gè)壓鑄機(jī)液壓系統(tǒng)。

　　7、當(dāng)模具在生產(chǎn)工程中出現(xiàn)故障或受到損傷時(shí)，應(yīng)按具體情況確定修理方案。必要時(shí)按上述全面維修。

　　8、完成維修保養(yǎng)的模具，將成型表面、分型面、安裝面做防銹處理，合攏、定模，按模具在機(jī)器上的安裝方向，放在墊板上。模具附件與模具放在一起。

1 模具材料

壓鑄模具的性能和使用壽命與模具的材質(zhì)緊密相關(guān)。 好的壓鑄 模具制造材料一般有以下特點(diǎn):良好的切削性和鍛造性;高的耐磨、 耐蝕性能;在高溫下高強(qiáng)度、 高紅硬性、 抗高溫氧化性、 抗沖擊韌度 和回火穩(wěn)定性;良好的導(dǎo)熱性和抗疲勞性;熱膨脹系數(shù)小;較小熱處 理變形率和好的淬透性。

我國(guó)過(guò)去普遍使用3Cr2W8V熱作模具鋼,壓鑄模壽命為5萬(wàn)模 次左右。 90年代引進(jìn)H13熱作模具鋼,所生產(chǎn)的壓鑄模使用壽命可 達(dá)15～20萬(wàn)模次,是目前廣泛應(yīng)用的壓鑄模材料。 3Cr2W8V熱作模 具鋼有較高的強(qiáng)度和硬度、 耐冷熱疲勞性良好,且有較好的淬透性, 但是韌性和塑性較差,使用壽命不長(zhǎng),且合金度高,成本高。 H13在中 溫(～600℃)下的綜合性能好,淬透性高(在空氣中即能淬硬),熱處理 變形率較低,其性能及使用壽命高于3Cr2W8V。

壓鑄模具的選材,除了依據(jù)澆鑄金屬的溫度和澆鑄金屬的種 類,還應(yīng)考慮壓鑄模的各部件受到澆鑄金屬的沖擊和磨損。 溫度越 高,材料應(yīng)具有越高的熱疲勞性能和高溫性能。 磨損較嚴(yán)重的部件 應(yīng)具有更高的硬度。 壓鑄模具工作條件的日益苛刻,對(duì)模具材料的 冶金質(zhì)量、 性能、 壽命等要求不斷提高,特別是材料純凈度、 等向性 要求更高,一些高合金、 高質(zhì)、 優(yōu)化的模具材料不斷出現(xiàn),反過(guò)來(lái)也 促進(jìn)壓鑄行業(yè)的發(fā)展。

2 模具設(shè)計(jì)與制造

合理的模具設(shè)計(jì)是延長(zhǎng)壓鑄模具使用壽命的重要前提。 合理的 壁厚和冷卻水道設(shè)計(jì)能保證模具的強(qiáng)度和熱平衡。 模具設(shè)計(jì)中要特 別注意工作中產(chǎn)生應(yīng)力集中、 有較大磨蝕的部位。 選配各零件精度 需合理:間隙過(guò)大則導(dǎo)熱不佳,導(dǎo)致熱疲勞損傷;間隙過(guò)小則產(chǎn)生擠 壓力和拉應(yīng)力。 在模具制造過(guò)程中容易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力,而內(nèi)應(yīng)力對(duì)模 具使用壽命有很大影響。 因此,在制造加工模具過(guò)程中應(yīng)盡量避免 產(chǎn)生和及時(shí)消除內(nèi)應(yīng)力。 如粗加工后及時(shí)去應(yīng)力回火,用電脈沖替 代電火花降低模具表面引張力。

3 模具表面處理技術(shù)

通過(guò)對(duì)壓鑄模具可表面進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)和合理的技術(shù)處理,其性能和 壽命能得到大幅度提高。 壓鑄模具表面處理技術(shù)大體可以分為三個(gè) 大類:傳統(tǒng)熱處理工藝改進(jìn)技術(shù);表面改性技術(shù),如表面激光處理技 術(shù);涂鍍技術(shù)。

(1)傳統(tǒng)熱處理工藝改進(jìn)技術(shù)。 傳統(tǒng)的壓鑄模具熱處理工藝是淬 火-回火,所謂的傳統(tǒng)熱處理工藝的改進(jìn)技術(shù)是將淬火-回火與先進(jìn) 的表面處理工藝相結(jié)合。 如NQN(即碳氮共滲-淬火-碳氮共滲復(fù)合 強(qiáng)化),模具表面硬度更高,內(nèi)部強(qiáng)度增加、 滲層硬度梯度合理、 回火 穩(wěn)定性和耐蝕性提高,綜合性能和使用壽命大幅提高。

(2)表面改性技術(shù)。 表面改性技術(shù)指的是利用物理或者化學(xué)方法 將模具表層性能改變,一般來(lái)說(shuō)有兩種:表面熱、 擴(kuò)、 滲技術(shù)和表面 激光處理技術(shù)。

表面熱、 擴(kuò)、 滲技術(shù)包括滲碳、 滲氮、 滲硼以及碳氮共滲、 硫碳氮 共滲等。 滲碳有助于強(qiáng)化模具表面硬度。 滲碳工藝方法有固體粉末 滲碳、 氣體滲碳、 以及真空滲碳、 離子滲碳。 真空滲碳和離子滲碳滲 速快、 滲層均勻、 碳濃度梯度平緩以及工件變形小。 滲氮工藝簡(jiǎn)便, 模具氮化層硬度高、 耐磨磨性好,有較好的抗粘模性能。 滲硼提升表 面性能最明顯,模具硬度、 耐磨性、 耐腐蝕性和抗粘連性明顯提高, 但是工藝條件苛刻。

激光處理模具表面是近三十年興起的技術(shù),以兩種方式來(lái)提升 模具表面性能。 一種是激光融化模具表面成型,之后再與滲碳、 滲 氮、 鍍層等工藝相結(jié)合。 另一種方法是將激光處理表面技術(shù)與一些 物理性質(zhì)較好的金屬輔料相結(jié)合,使其融入壓鑄模具表面。

(3)涂鍍技術(shù)。 涂鍍技術(shù)就是在表面涂上鍍層的方式為模具穿上 一層防護(hù)衣,比如聚四氟乙烯復(fù)合鍍,主要目的是增強(qiáng)模具的耐磨 性、 耐腐性和抗冷熱的能力。

4 模具使用

選擇合理的壓鑄工藝和維護(hù)保養(yǎng)對(duì)模具的使用壽命至關(guān)重要。 很大部分模具的損傷都是沒有正確使用和缺少科學(xué)保養(yǎng)造成的。 首 先,要對(duì)模具的溫度控制特別注意,在生產(chǎn)前對(duì)模具進(jìn)行預(yù)熱,生產(chǎn) 中保持適當(dāng)?shù)臏囟确秶?防止型腔內(nèi)外層溫度梯度過(guò)大引起的表面 裂紋甚至開裂。 其次,選用優(yōu)質(zhì)壓鑄脫模劑,其厚度適中,薄厚均勻 涂覆模具型面,對(duì)保護(hù)模具材料起到重要作用。 最后,為了減少熱應(yīng) 力積累,避免壓鑄模具開裂,需定期采用回火等技術(shù)消除熱應(yīng)力。

5 結(jié)語(yǔ)

壓鑄模具材料、 模具設(shè)計(jì)和制造、 模具表面處理技術(shù)和模具使 用綜合影響模具的性能和使用壽命。 綜合這些因素并采取有效措 施,可以有效提升壓鑄模具的性能,延長(zhǎng)壓鑄模具使用壽命。