壓力鑄造(簡稱壓鑄)具有生產效率高、生產流程短、 鑄件光潔 度和強度較高、 加工餘量少、 節約金屬材料等工藝特點。 我國近年 來壓鑄行業發展迅速,總產量增長明顯,已經是名符其實的壓鑄大 國。 模具、 壓鑄機和壓鑄材料是壓鑄生產的三大要素。 只有優質的模 具才能穩定、 高效生產出質量好的鑄件。 壓鑄模具的工作環境十分 惡劣:型腔在壓鑄生產過程中,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 效率的生產使模具溫度週期性的劇烈升高和降低,工作表面易產生 熱疲勞裂紋;金屬被強制變形時,與型腔表面摩擦,易磨損模具並降 低其硬度。 模具造價成本高、 製作週期長、 修復難,在使用壽命上也 顯得尤為重要。 因此,對影響模具性能和使用壽命的因素研究有利 於提高鑄件質量和降低由於模具提前報廢導致的經濟損失。 一般來 說,影響壓鑄模性能和使用壽命的因素包括模具材料、 模具設計與 製造、 表面處理技術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械，要求模具維修工不但有精湛的技術，精細的作風，還要有認真負責的精神。模具維修工應熟知壓鑄模具技術標準如下：
1、全在清理模具各處金屬肖和積垢，顯現模具本色。
2、參照與模具一起送修的最後一個壓鑄產品，仔細檢查模具存在的問題。有無拉傷、粘模、壓蹋、掉肉，有無小型芯彎曲或折斷，有無活動型芯插入定位不準，有無斷推杆或推杆長度發生變化，有無鑲塊定位不準，有無緊固螺栓鬆動等。根據損壞情況，確定修理或更換。
3、對導致鑄件輕微拉傷的型腔塌陷、裂紋、掉塊等，可以局部焊補修理，焊補修理應嚴格按焊補工藝操作，否則將損失很多模具壽命。較小成型零件發生以上故障更加嚴重或模具損壞。
4、較大成型零件成型表面嚴重塌陷、裂紋、掉塊等，可以局部焊補修理，焊補修理應嚴格按焊補工藝操作，否則將損失很多模具壽命。較小成型零件發生以上故障更加嚴重或模具損壞。
5、對滑動部位如抽芯機構、導向裝置等，應進行徹底清理，仔細檢查、維修。用高溫潤滑脂重新潤滑後裝配。
6、如果有液壓抽芯，液壓部分與模具同時維修。液壓部分維修特別注意清潔，防止汙染，否則將會汙染整個壓鑄機液壓系統。
7、當模具在生產工程中出現故障或受到損傷時，應按具體情況確定修理方案。必要時按上述全面維修。
8、完成維修保養的模具，將成型表面、分型面、安裝面做防鏽處理，合攏、定模，按模具在機器上的安裝方向，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緊密相關。 好的壓鑄 模具製造材料一般有以下特點:良好的切削性和鍛造性;高的耐磨、 耐蝕性能;在高溫下高強度、 高紅硬性、 抗高溫氧化性、 抗衝擊韌度 和回火穩定性;良好的導熱性和抗疲勞性;熱膨脹係數小;較小熱處 理變形率和好的淬透性。
我國過去普遍使用3Cr2W8V熱作模具鋼,壓鑄模壽命為5萬模 次左右。 90年代引進H13熱作模具鋼,所生產的壓鑄模使用壽命可 達15～20萬模次,是目前廣泛應用的壓鑄模材料。 3Cr2W8V熱作模 具鋼有較高的強度和硬度、 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,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於3Cr2W8V。
壓鑄模具的選材,除了依據澆鑄金屬的溫度和澆鑄金屬的種 類,還應考慮壓鑄模的各部件受到澆鑄金屬的衝擊和磨損。 溫度越 高,材料應具有越高的熱疲勞性能和高溫性能。 磨損較嚴重的部件 應具有更高的硬度。 壓鑄模具工作條件的日益苛刻,對模具材料的 冶金質量、 性能、 壽命等要求不斷提高,特別是材料純淨度、 等向性 要求更高,一些高合金、 高質、 優化的模具材料不斷出現,反過來也 促進壓鑄行業的發展。
2 模具設計與製造
合理的模具設計是延長壓鑄模具使用壽命的重要前提。 合理的 壁厚和冷卻水道設計能保證模具的強度和熱平衡。 模具設計中要特 別注意工作中產生應力集中、 有較大磨蝕的部位。 選配各零件精度 需合理:間隙過大則導熱不佳,導致熱疲勞損傷;間隙過小則產生擠 壓力和拉應力。 在模具製造過程中容易產生內應力,而內應力對模 具使用壽命有很大影響。 因此,在製造加工模具過程中應儘量避免 產生和及時消除內應力。 如粗加工後及時去應力回火,用電脈衝替 代電火花降低模具表面引張力。
3 模具表面處理技術
通過對壓鑄模具可表面進行嚴謹和合理的技術處理,其性能和 壽命能得到大幅度提高。 壓鑄模具表面處理技術大體可以分為三個 大類:傳統熱處理工藝改進技術;表面改性技術,如表面激光處理技 術;塗鍍技術。
(1)傳統熱處理工藝改進技術。 傳統的壓鑄模具熱處理工藝是淬 火-回火,所謂的傳統熱處理工藝的改進技術是將淬火-回火與先進 的表面處理工藝相結合。 如NQN(即碳氮共滲-淬火-碳氮共滲複合 強化),模具表面硬度更高,內部強度增加、 滲層硬度梯度合理、 回火 穩定性和耐蝕性提高,綜合性能和使用壽命大幅提高。
(2)表面改性技術。 表面改性技術指的是利用物理或者化學方法 將模具表層性能改變,一般來說有兩種:表面熱、 擴、 滲技術和表面 激光處理技術。
表面熱、 擴、 滲技術包括滲碳、 滲氮、 滲硼以及碳氮共滲、 硫碳氮 共滲等。 滲碳有助於強化模具表面硬度。 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,以兩種方式來提升 模具表面性能。 一種是激光融化模具表面成型,之後再與滲碳、 滲 氮、 鍍層等工藝相結合。 另一種方法是將激光處理表面技術與一些 物理性質較好的金屬輔料相結合,使其融入壓鑄模具表面。
(3)塗鍍技術。 塗鍍技術就是在表面塗上鍍層的方式為模具穿上 一層防護衣,比如聚四氟乙烯複合鍍,主要目的是增強模具的耐磨 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保養對模具的使用壽命至關重要。 很大部分模具的損傷都是沒有正確使用和缺少科學保養造成的。 首 先,要對模具的溫度控制特別注意,在生產前對模具進行預熱,生產 中保持適當的溫度範圍,防止型腔內外層溫度梯度過大引起的表面 裂紋甚至開裂。 其次,選用優質壓鑄脫模劑,其厚度適中,薄厚均勻 塗覆模具型面,對保護模具材料起到重要作用。 最後,為了減少熱應 力積累,避免壓鑄模具開裂,需定期採用回火等技術消除熱應力。
5 結語
壓鑄模具材料、 模具設計和製造、 模具表面處理技術和模具使 用綜合影響模具的性能和使用壽命。 綜合這些因素並採取有效措 施,可以有效提升壓鑄模具的性能,延長壓鑄模具使用壽命。
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