二十多套锌合金压铸模具开模生产（热塑模）

铝合金压铸模具在生产一段时间后会龟裂，比较实在的原因是什么？有什么预防的措施尼？

一个好的精密铸造公司不光要有先进的压铸设备，同时还要保证压铸件产品质量也是必不可少的因素，但压铸模具在铸造中的作用同样非常重要，从而不用考虑铸造缺陷及其对策，尤其对铝合金汽车零部件生产企业来说，压铸模具的精确度和耐久性对产品质量的影响非常明显。 　　黑色金属铸造，模具更多的是为了形成铸型型腔，一般情况模具本身并不直接与金属液接触，尤其对于形状复杂的非金属模铸造件更是如此，与灼热金属液接触的是造型材料，主要是型砂，这使造型材料成为影响铸件质量的主要因素。而铝合金重力铸造则不同，由于铝合金熔点较低，铸造性能好，在大量生产时，压铸件的外形一般是由模具直接形成的，如发动机的铝合金缸体、缸盖等，这不仅有利于提高劳动生产率，而且更重要的是通过调节模具不同部位的温度分布，来控制铸件的组织结构和晶粒大小，提高铸件质量，同时，避免了大量使用造型材料而带来的环境污染，改善了车间的劳动条件。随着铸件形状复杂程度不同，铝合金重力铸造模具也各不相同。即使是同一零件，采用不同的铸造工艺，模具形式也往往不同，但不管怎样，铝合金重力铸造模具还是有其共性的。 　　首先，必须选择合适的铸造工艺，铸造工艺的优劣直接关系到铸件质量和工艺出品率的高低。国内有些模具制造厂，已开始使用凝固模拟来进行铸造工艺辅助设计，通过对充型和凝固过程的计算机模拟，发现易产生铸造缺陷的热结部位并予以克服，这对提高铸造工艺设计的可靠性，有效防止压铸模具在调试过程中不必要的返工，是十分重要和有效的。 　　其次，压铸模具要有好的容热能力。符合要求的较厚实的模架和模块，不仅是模具寿命的有效保证，而且对于模具连续工作过程中温度场的调节都具有非常重要的作用。一些模具厂，为了降低成本，节约用料，一味地降低模具的有效厚度以达到减轻重量的目的，殊不知这不仅大大降低了模具的使用寿命，而且使铸件易于变形，影响铸件尺寸精度，严重时将导致铸件批量报废，给铸造厂造成损失，更严重的是损害了模具厂自身的声誉。 　　第三，压铸模具要有较可靠的冷却系统和拔气系统。通过冷却，不仅可有效提高劳动生产率，而且可调节铸件温度场、控制铸件冷却速度，进而影响压铸件内部组织结构和晶粒尺寸、实现有效控制铸件机械性能的目的。顾名思义，拔气，就是人为地将型腔内部的气体排到型腔外以减少铸件产生气孔类缺陷的可能。同时，通过加装排气塞也可以调剂局部小区域的模温，对防止和克服铝合金开裂和缩陷有很重要的作用。 　　第四，必须要有与浇铸机相匹配的模具定位装置和便利的模具安装系统。定位装置不仅是保证铸件尺寸、减少披缝和毛刺的关健，而且也是保证浇铸机正常工作的关健，可以说，压铸模具没有好的定位装置，就没有好的合格的铸件。压铸模具必须便于安装和拆卸，因为铝合金重力铸造，每隔一定的时间就必须拆下模具重新喷涂料和修模，如果拆卸不方便，势必增加工人的劳动强度，占用更多的劳动时间，降低产量和效率。 　　所以对精密铸造公司来讲品质好的压铸模具就能生产出品质优良的压铸件，就可以降低压铸件的成本，从而产生较高的产值和利润。总之，压铸件尺寸精确，生产效率高，便于使用和维护是模具行业和铸造行业永远的追求。

油温机对压铸模具的重要性 油温机是压铸生产中重要的工艺设备,模具温度的波动使模具出现早期龟裂而影响压铸件的表面质量,模具温度影响压铸件的凝固和收缩,温度不均匀,不稳定时压铸件尺寸变化不一致,会降低尺寸的精度等级.油加热器对压铸生产过程中的产品质量,生产效率安全生产管理成本等诸多方面,有着十分重要的影响.合理地选用适用的模温机，这对于最终获得高质量的压铸件至关重要.咨询热线：(186 0165 2730) 油温机对压铸件的重要性 压铸工艺来说,模具温度直接关系到了金属液的流动状态.模具温度过低不但会使冷速过快.还容易导致压铸件表面出现各种缺陷.严重时会出现冷隔.欠铸等缺陷.但也不能过高,因为较低的模具温度能够使铸件表面快速凝固而使表面形成激冷层,达到组织细化的效果.模具温度同样不能过高,过高则会导致激冷效果减小,同时增大铸件与铸型之间的粘着力,更加容易出现粘模现象.模具温度同样不能过低,太低了就会使得铸件在凝固后期表面快速凝固时合金液不能补缩,使得铸件中形成少量细小气孔.所以油温机对对压铸件的产品质量起着不可忽视的作用。

　 影响压铸模使用寿命的因素很多,除了选择正确工艺及合理操作外,其材料的准确选用也至关重要.本文不但对压铸模合理选材做了阐述,还详细探讨了几种提高其使用寿命的方法. 　　我国加入WTO后的新形式,模具行业从总体上来看,机遇要大于挑战.这主要是我国模具价格要比许多工业发达国家低,有的甚至只是国外价格的1/3～1/5,因此在国际市场上有一定的竞争优势. 　　从资料可知,在全部模具中,其模具用量的次序是塑料模具、冷冲压模、铸造模具、锻造模具等等。但是，由于选材不对、工艺不正确或操作不当，造成低的高温强度与韧度、差的高温耐磨性、低的耐熔融损伤性等，严重影响了模具使用寿命。所以，除了选择正确工艺及合理操作以外，压铸模材料的选用也是重要问题之一，这对提高模具的产品质量、延长使用寿命具有十分重要的意义。 　　1、工作条件与性能要求 　　压铸模是完成压力铸造生产的基本工具,是在高压150MPa～500MPa下将高温1000℃熔融金属压铸成形，加工对象有铅、锌、铝、镁、铜及其它合金等。由于这些金属及合金的熔点不同，对模具性能要求也不完全相同。 　　1.1 压铸模具的工作条件 　　(1)与其他模具相比，压铸模具的工作条件十分恶劣，因不同被压铸的金属，要承受150MPa～500MPa很高压力的作用。 　　(2)工作时，经常与300℃～1000℃的熔融金属接触，且不断地反复加热和冷却，沿截面温度梯度很大。 　　(3)模具工作型腔收到150m/s～70m/s高速注入地熔融金属接触时，会产生严重地磨损。 　　(4)型腔在液态金属冲刷和浸蚀作用下，易使金属粘着在模具型腔表面上(尤其是铝合金更为突出)，甚至渗入模面或与模面金属发生化学变化而腐蚀模面。 　　1.2 压铸模其他性能要求 　　压力铸造可以铸出形状复杂、精度高、表面粗糙度小并且具有良好地力学性能的零件。所以，压铸模具应具有如下的性能要求： 　　(1)较大的高温强度与韧度 　　压铸模具受到熔融金属注入时的高温、高压和热应力作用，容易发生变形，甚至开裂。因此，模具材料在工作温度下应具有足够的高温强度与韧度，以及较高的硬度。 　　(2)优良的高温耐磨性、抗氧化性与抗回火稳定性 　　高温熔融金属高速注入模具和浇铸后脱模时，均产生较大的摩擦作用，为保证模具长期使用，模具在工作温度下应均有较高的耐磨性。大量连续生产的压铸模具，长时间处于一定温度作用下，应持续保持其高硬度，而且应不粘模及不产生氧化皮。因此，模具还应具有良好的抗氧化性与回火稳定性。 　　(3)良好的热疲劳性能 　　压铸模具表面反复受到高温加热与冷却，不断膨胀、收缩，产生交变热应力。此应力超过模具材料的弹性极限时，就发生反复的塑性变形，引起热疲劳。同事，模具表面长时间受到熔融金属的腐蚀与氧化，也会逐渐产生微细裂纹，大多数情况下，热疲劳是决定压铸模具寿命的最重要因素。 　　(4)高的耐熔融损伤性 　　随着压铸机的大型化，压铸压力也在增大，已从低压的20～30MPa，提高到高压150～500MPa。高温高压浇铸可产生明显的熔融损伤，模具应对此具有较大的抵抗力。为此，模具材料必须具有较大的高温强度，较小的对熔融金属亲和力，模具表明粗糙度要小，并附有适当的氧化模、氮化层等保护层，而不存在脱碳层。 　　(5)淬透性好、热处理变形小 　　一般压铸模具的制造方法是将退火状态的模具材料雕刻型腔，然后热处理，得到所需要的硬度，或将模具材料先进行热处理，得到需要的硬度，再雕刻型腔。先雕刻型腔后热处理的制造方法，有高的硬度和强度，不易产生熔损与热疲劳。无论用哪一种方法进行热处理，得到均一的硬度是必要的，所以要求淬透性好，特别是先雕刻型腔后进行热处理，要用热处理变形小的材料，这点对于尺寸大的模具尤为重要。 　　(6)较好的被削性与磨削性 　　压铸模型腔都经切削加工制成，http://www.mouldu.com，所以模具材料应具有较好的被削性。必须指出，耐磨性好的材料，其被削性一般较差。许多模具钢就是如此，虽在退火状态，其基体部分还是较硬。再加坚硬的碳化物，一般切削困难。 　　为获得较光滑的压铸件，要求模具型腔表面的粗糙度值小，所以对模具材料也应具有较好抛光性能。 　　(7)材料内部组织均匀无缺陷 　　模具材料的组织应均匀、无缺陷、方向性少、否则不仅影响模具的裂纹、强度、热疲劳性能，而且还影响热处理变形。 　　2、压铸模材料的选用原则 　　经上述分析及介绍可知，压铸模材料的选用原则是： 　　第一 能满足被压铸材料工作条件的要求，一般按表3选用。 　　第二 根据被压铸零件的大小来决定模具尺寸，并考虑到生产批量，参见表3。 　　第三 按钢材的供应条件，应优先采用我国自产，并且冶金质量稳定的钢材。 　　第四 大、中型精密压铸模具，应选用加工工艺性能好、使用性能可靠和寿命长的钢种。

压铸模具是模具中的一个大类。随着我国汽车摩托车工业的迅速发展，压铸行业迎来了发展的新时期。同时，也对压铸模具的综合力学性能、寿命等提出了更高的要求。要满足不断提高的使用性能需求仅仅依靠新型模具材料的应用仍然很难满足，必须将各种表面处理技术应用到压铸模具的表面处理当中才能达到对压铸模具高效率、高精度和高寿命的要求。压力铸造是使熔融金属在高压、高速下充满模具型腔而压铸成型，在工作过程中反复与炽热金属接触，因此要求压铸模具有较高的耐热疲劳、导热性耐磨性、耐蚀性、冲击韧性、红硬性、良好的脱模性等。因此，对压铸模具的表面处理技术要求较高近年来，各种压铸模具表面处理新技术不断涌现，但总的来说可以分为以下三个大类：(1)传统热处理工艺的改进技术;(2)表面改性技术，包括表面热扩渗处理、表面相变强化、电火花强化技术等;(3)涂镀技术，包括化学镀等。 　　1 传统热处理工艺的改进技术 　　传统的压铸模具热处理工艺是淬火-回火，以后又发展了表面处理技术。由于可作为压铸模具的材料多种多样，同样的表面处理技术和工艺应用在不同的材料上会产生不同的效果。史可夫最近提出针对模具基材和表面处理技术的基材预处理技术，在传统工艺的基础上对不同的模具材料提出适合的加工工艺，从而改善模具性能，提高模具寿命。热处理技术改进的另一个发展方向，是将传统的热处理工艺与先进的表面处理工艺相结合，提高压铸模具的使用寿命。如将化学热处理的方法碳氮共渗，与常规淬火、回火工艺相结合的NQN(即碳氮共渗 - 淬火-碳氮共渗)复合强化，不但得到较高的表面硬度，而且有效硬化层深度增加、渗层硬度梯度分布合理、回火稳定性和耐蚀性提高，从而使得压铸模具在获得良好心部性能的同时，表面质量和性能大幅提高。 　　2 表面改性技术 　　2.1 表面热扩渗技术 　　这一类型中包括有渗碳、渗氮、渗硼以及碳氮共渗、硫碳氮共渗等。 　　2.1.1 渗碳和碳氮共渗 　　渗碳工艺应用于冷、热作和塑料模具表面强化中，都能提高模具寿命。如3Cr2W8V钢制的压铸模具，先渗碳、再经1140～1150℃淬火，550℃回火两次，表面硬度可达HRC56～61，使压铸有色金属及其合金的模具寿命提高1. 8～3.0倍。进行渗碳处理时，主要的工艺方法有固体粉末渗碳、气体渗碳、以及真空渗碳、离子渗碳和在渗碳气氛中加入氮元素形成的碳氮共渗等。其中，真空渗碳和离子渗碳则是近20年来发展起来的技术，该技术具有渗速快、渗层均匀、碳浓度梯度平缓以及工件变形小等特点，将会在模具表面尤其是精密模具表面处理中发挥越来越重要的作用。 　　2.1.2 渗氮及有关的低温热扩渗技术 　　这一类型中包括渗氮、离子渗氮、碳氮共渗、氧氮共渗、硫氮共渗以及硫碳氮、氧氮硫三元共渗等方法。这些方法处理工艺简便、适应性强、扩渗温度较 低(一般为480～600℃)、工件变形小，尤其适应精密模具的表面强化，而且氮化层硬度高、耐磨性好，有较好的抗粘模性能。3Cr2W8V钢压铸模具， 经调质、520～540℃氮化后，使用寿命较不氮化的模具提高2～3倍。美国用H13钢制作的压铸模具，不少都要进行氮化处理，且以渗氮代替一次回火，表 面硬度高达HRC65～70，而模具心部硬度较低、韧性好，从而获得优良的综合力学性能。氮化工艺是压铸模具表面处理常用的工艺，但当氮化层出现薄而脆的 白亮层时，无法抵抗交变热应力的作用，极易产生微裂纹，降低热疲劳抗力。因此，在氮化过程中，要严格控制工艺，避免脆性层的产生。 　　最近，国外提出采用二次 和多次渗氮工艺。采用反复渗氮的办法可以分解容易在服役过程中产生微裂纹的氮化物白亮层，增加渗氮层厚度，并同时使模具表面存在很厚的残余应力层，使模具 的寿命得以明显提高。此外还有采用盐浴碳氮共渗和盐浴硫氮碳共渗等方法。这些工艺在国外应用较为广泛，在国内较少见。如TFI+ABI工艺，是在盐浴氮碳 共渗后再于碱性氧化性盐浴中浸渍。工件表面发生氧化，呈黑色，其耐磨性、耐蚀性、耐热性均得到了改善。经此方法处理的铝合金压铸模具寿命提高数百小时。再如法国开发的硫氮碳共渗后进行氮化处理的oxynit工艺，应用于有色金属压铸模具则更具特点。 　　2.1.3渗硼 　　由于渗硼层的高硬度(FeB:HV1800～2300、Fe2B:HV1300～1500)、耐磨性和红硬性，以及一定的耐蚀性和抗粘着性，渗硼技术在模具工业中获得较好的应用效果。但因压铸模具工作条件十分苛刻，故渗硼工艺较少应用于压铸模具表面处理中，但近年来，出现了改进的渗硼方法，解决了上述问题，而得以应用于压铸模具的表面处理，如多元、涂剂粉末渗等。涂剂粉末渗硼的方法是将硼化合物和其他渗剂混合后涂覆在压铸模具表面，待液体挥发后，再按照一般粉末渗硼的方法装箱密封，920℃加热并保温8h，随之空冷。这种方法可以获得致密、均匀的渗层，模具表面渗层硬度、耐磨性和弯曲强度都得到提高，模具使用寿命平均提高2倍以上。 　　2.1.4稀土表面强化 　　近年来，在模具表面强化中采用加入稀土元素的方法得到广泛推崇。这是因为稀土元素具有提高渗速、强化表面及净化表面等多种功能〔13〕，它对改善模具表面组织结构，表面物理、化学及力学性能均有极大地影响，可提高渗速、强化表面、生成稀土化合物。同时可消除分布在晶界上微量杂质的有害作用，起着强化和稳定模具型腔表面晶界的作用。另外，稀土元素与钢中的有害元素发生作用，生成高熔点化合物，又可抑制这些有害元素在晶界上偏聚，从而降低深层的脆性等。在压铸模具表面强化处理工艺中加入稀土元素成分，能够明显提高各种渗入法的渗层厚度、提高表面硬度，同时使得渗层组织细小弥散、硬度梯度下降，从而使得模具的耐磨性、抗冷、热疲劳性能等显著提高，从而大幅度提高模具寿命。目前应用于压铸模具型腔表面的处理方法有:稀土碳共渗、稀土碳氮共渗、稀土硼共渗、稀土硼铝共渗、稀土软氮化、稀土硫氮碳共渗等。 　　2.1.5表面被覆强化 　　近年来由于冷焊技术的发展，使得表面处理技术得到很大的提高，特别是ESD-05上市以后，可以使用碳化物等不同材质的焊材对表面进行处理，这种方式方便简单，成本低，使用方便。同时效果也好，渐渐的已经成为行业的主选。 　　2.2表面激光涂层 　　2.2.1激光表面处理 　　激光表面处理是使用激光束进行加热，使工件表面迅速熔化一定深度的薄层，同时采用真空蒸镀、电镀、离子注入等方法把合金元素涂覆于工件表面，在激光照射下使其与基体金属充分融合，冷凝后在模具表面获得厚度为10～1000μm具有特殊性能的合金层，冷却速度相当于激冷淬火。如在H13钢表面采用激光快速熔融工艺进行处理，熔区具有较高的硬度和良好的热稳定性，抗塑性变形能力高，对疲劳裂纹的萌生和扩展有明显的抑制作用。最近，萨哈和达霍特若采用在H13基材上进行激光熔覆VC层的方法，研究表明，获得的模具表面实质是连续、致密无孔的VC钢复合覆层，它不仅有很强的在600℃下的氧化抗力，而且有很强的抗熔融金属还原的能力〔19〕。23电火花沉积金属陶瓷工艺在表面改性技术的不断发展中，出现了一种电火花沉积工艺。 　　该工艺在电场作用下，在母材表面产生瞬间高温、高压区，同时渗入离子态的金属陶瓷材料，形成表面的冶金结合，而母材表面也同时发生瞬间相变，形成马氏体和微细奥氏体组织〔20〕。这种工艺不同于焊接，也不同于喷镀或者元素渗入，应该是介于两者之间的一种工艺。它很好地利用了金属陶瓷材料的高耐磨、耐高温、耐腐蚀的特性，而且工艺简单，成本较低廉。是压铸模具表面处理的一条新路。 　　2.22WS焊机处理 　　WS焊机与激光焊机的原理是一样的，都是通过脉冲点焊的方式进行的。相对于激光焊来说更方便更灵活，焊丝直径0.1-2.0mm，同时上面内置氩弧焊的功能，这样更方便灵活。 　　3、涂镀技术 　　涂镀技术作为模具强化技术的一种，主要应用在塑料模、玻璃模、橡胶模、冲压模等工作环境相对简单的模具表面处理。压铸模具需要承受冷热应力交替的苛刻环境，所以一般不使用涂镀技术来强化压铸模具表面。但近年来，有报道采用化学复合镀的方法强化压铸模具表面，以提高模具表面抗粘着性、脱模性。该方法在铝基压铸模具上将聚四氟乙烯微粒浸润后进行(NiP)-聚四氟乙烯复合镀。实验证明，此方法在工艺上和性能上均为可行，大大降低了模具表面的摩擦系数。 　　模具压力加工是机械制造的重要组成部分，而模具的水平、质量和寿命则与模具表面强化技术休戚相关。随着科学技术的进步，近年来各种模具表面处理技术出现较大的进展。表现在:①传统的热处理工艺的改进及其与其他新工艺的结合;②表面改性技术，包括渗碳、低温热扩渗(各种渗氮、碳氮共渗、离子氮化、三元共渗等)、盐浴热扩渗、渗硼、稀土表面强化、激光表面处理和电火花沉积金属陶瓷等;③涂镀技术等方面。但对于工作条件极为苛刻的压铸模具而言，现有新的表面处理工艺还无法满足不断增长的要求，可以预计更为先进的技术，也有望应用于压铸模具的表面处理。鉴于表面处理是提高压铸模具寿命的重要手段之一，因此要提高我国压铸模具生产整体水平，表面处理技术将起着举足轻重的作用。