探讨提高压铸模具寿命的具体措施（之四）

苏州优尼昂金属精密制造有限公司  刘遵建 压铸专业高级工程师

本文曾发表在《特种铸造及有色合金》杂志的2011年第4期

7. 压铸模具的制造加工对模具寿命的影响

模具各零件加工基准要统一，最好是用加工中心一次装夹加工完成，每道工序的尺寸要进行自检，力求达到设计要求。模具制造的尺寸精度和配合精度要高（这是我们与进口模具的主要差距）,密封接触的配合面，必须密封配合,密封接触的面积要大,防止铝水钻入。型腔的尺寸尽量一次制作达到产品的精度要求，对没有把握一次制作到位的尺寸，要留有修模的余量，经过试模测量产品的尺寸之后，再制作到位。加工制造模具要认真防止出现过错，尽量避免人为因素造成的烧焊修补处理,因模具烧焊修补过的部位,很容易出现龟裂缺陷。

电脉冲放电加工后的型腔表面产生出一个变质层，变质层从表面到里层由熔化凝固层（俗称白亮层）、重新淬火层、过度回火层（热影响区）和基体构成。其中熔化凝固层是模具表面被加热熔融后又在放电液中迅速重新凝固而形成的,厚约0.10mm,这一层的化学成分、金相组织、力学性能（强度、硬度、韧性）等都发生了改变，熔化凝固层本身又硬又脆,并有应力和大量的微裂纹,会引起模具早期龟裂；重新淬火层是由于加工中,模具表面受热后又自行淬火造成的,其硬度有所增加。过度回火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,电脉冲或线切割放电精细加工时,应尽量采用低的电流及高的频率,以减小模具表面的过烧深度［8］。使用好的电火花专用油液,它会起到冲洗、冷却、润滑、绝缘、防电离和减轻变质层的作用。放电时浸油比冲油能更好的减轻变质层。无论变质层深浅,它在模具表面均有极大的应力,若不消除其白亮层和残余应力，在使用过程中,模具表面就会较早的产生龟裂、冲蚀和开裂。

模具型腔精加工时，走刀量要小，不要留下刀痕，必要时需留下打磨抛光的余量。模具型腔的所有表面，即使没有留下加工刀痕的表面，都要进行一次打磨抛光，用以消除刀具加工或放电加工产生的硬化层和白亮层。但要注意，打磨时不要让模具局部过热，以防烧伤模具表面和降低模具的硬度。消除硬化层、白亮层和去除应力的方法有：①.用油石打磨、研磨抛光、化学溶蚀去除；②.喷玻璃丸的方法即可以去除表面熔化凝固层，消除残余拉应力，并形成压应力，是目前延缓龟裂的好方法；③.在不降低硬度的情况下，低温回火也可大幅度降低模具的表面应力。模具型腔表面抛光时，粗糙度要以产品而定：①.薄壁、表面要求光亮的产品表面位置，型腔表面要适当抛光为Ra 0.2～0.4；②.厚壁、表面要求一般的产品表面处，型腔表面可抛光为Ra 0.4～0.8；③.一般不要高度的抛光为镜面，要使脱模剂能在模具表面均匀附着，但不要把粗糙的刀痕留下不抛光，以免模具过早的出现龟裂；④.要注意交叉打磨，模具表面打磨过的痕迹，不要有明显的打磨方向，要让热应力找不到集中的应力源。

8. 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含铁量，可以有效地减轻粘模程度，一般产品要求铝合金的含铁量≤1.3％或≤1.5％,实际生产中铝水的含铁量可以控制在0.65～0.9％为好。不使用过高的铝液浇注温度，要使用温度计在压铸过程中自动控制铝水温度在±10℃之内，ADC12铝合金春秋季浇铸温度建议≤660℃,冬、夏季温度可以各上下变化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。

在满足成型良好的参数下，尽量使用比较低的低速压射速度和比较低的高速压射速度。充填速度过高不仅会致使粘模、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，气体膨胀时产生爆破，气体带动铝水以很高的速度冲击、撕扯型腔表面，这样造成型腔表面气蚀缺损（这种气蚀在溢流槽浇口处也会常见），被气蚀的表面还会有裂纹产生。

在满足成形质量良好的条件下，尽可能选用较小的压力,以防模具过早龟裂或开裂。通常增压比压首选45～65 MPa，次选65～80 MPa，尽量≤90MPa，如果选≥100 MPa，那接近挤压铸造的压力，模具寿命就不会长。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，模具受到铝水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。可见铝水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。

一副模具同样的位置，压铸时表面温度由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；模具在500℃以上保持6秒比保持3秒也是更容易引起龟裂，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2～3秒钟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温度的40～45％,即铝合金模具为≤250～320℃,在200～280℃为好。喷涂之后合模时模具表面的温度应不低于合金浇注温度的20％,即铝合金模具以≥130℃为好。

压铸前从模具内部用油、电加热预热至足够温度，如铝合金模具预热至 180～300℃再浇注压射，比用铝水直接浇注压射来预热模具，模具内外层温度的梯度小,能延缓模具表面龟裂纹的出现。因为用铝水直接浇注压射来预热模具,模具表面承受到的温度变化度数比较大。还有，模具预热后开始压铸的前10～20模铸件,要使用低速速度压射,以减小铝水与模具接触的紧密程度，减小热量传递给模具的速度，达到缓慢加热的目的。

合理的使用模具冷却、加热温控系统。使用通水降低模具过热部位的温度，让模具表面处于高温的时间不要过长；使用通热油提高模具过冷部位的温度，使模具在喷涂料之后温度不要降的太低。为确保模具得到适当冷却,冷却水的温度应保持在20～40℃，对冷却水夏季要降温,冬季必要时还要加热。要在由低速开始转换为高速压铸热模时,才开始打开模具型腔部位的冷却水。当模具处在很高温度时应逐渐开大冷却水,防止激冷。尽量减少停机次数与停机时间,临时停机时,应轻轻合模减少模具散热,并减小或关闭模具冷却水,避免再开机时模具温度太低,以减少模具承受较大热冲击的次数。

 压铸操作时均匀喷涂脱模剂,可以减轻铝水对模具的粘模和磨损。为了防止脱模剂对模具激冷过猛,冬天对水剂脱模剂要预热到20～30℃为好。喷脱模剂要形成雾状喷涂,喷嘴应距型面20±10cm，斜向模面角度15°±5°喷涂的效果最好。不可喷涂过多脱模剂,较少时喷涂0.5～1秒，较多时喷涂1.5～2.5秒即可；禁止用脱模剂进行喷洒、浇灌式的喷涂,以防对模具表面急速的激冷降温。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,模具的顶杆顶出后,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。