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探讨提高压铸模具寿命的具体措施（之一）
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
摘 要 本文介绍了压铸模失效的形式和原因，从模具材料、热处理、设计、制造加工，从压铸工艺、生产操作、模具使用维护等多方面，探讨了影响模具寿命的因素和具体的对策措施。
关键词 压铸模具寿命;龟裂;压铸工艺;模具设计;模具维护保养
1. 压铸模龟裂的特征：
在模具型腔表面，出现的网状或辅射状裂纹，通常叫龟裂。它在铸件表面上印出相应形状状凸起的毛刺痕迹。
压铸模失效形式主要有：网状龟裂、在尖角或拐角处的开裂、爆裂，表面的磨损、冲蚀、变形等，龟裂是模具最终失效的最主要形式。造成压铸模失效的主要原因有：模具材料自身存在的品质缺陷，和热处理、加工、使用、以及维修存在的问题。
2. 压铸模失效的形式和产生的原因
1.1 龟裂：
以铝压铸模为例，压铸时，铝液浇注温度一般在620-720℃。在铝液喷射充填型腔时，型腔表面接触到铝水后，其温度急剧上升到接触到的铝水温度，可以上升到500~700℃，导致模具内外层温度梯度增大，形成热应力。即型腔表面受热膨胀后模具钢晶粒彭胀变大，晶粒之间承受极大的挤压变形应力；同时晶粒之间的距离增大而相互移动错位，晶粒之间又存在牵扯拉伸应力。开模后顶出铸件，当型腔表面接受到喷涂的水剂脱模剂时温度急剧下降，可以下降到100~300℃。型腔表面受到冷却收缩后，模具钢晶粒之间距离需要变小而相互拉伸；晶粒相互移动错位，同样承受牵扯拉伸变形的应力。由于模具温度变化的比较大，模具表面交替地承受到挤压和拉伸应力的反复作用。当这种热冷伸缩的交变应力长期频繁的反复循环时，使模具表面积累的应力越来越大，使模具型腔的金属表面出现疲劳，导致组织结构损伤和丧失韧性，强度和硬度降低，塑性也下降,当应力超过材料的疲劳极限时，模具表面破裂产生脆性裂纹，即热疲劳裂纹。裂纹通常呈现细条线网状，徐称龟裂。微裂纹的出现后，继续扩展，一旦裂纹扩大，就会有熔融的金属液挤入，加上反复的机械应力作用会使裂纹加速扩展，导致模具早期龟裂失效。70％以上的模具失效报废，都是因为热疲劳而造成的。
模具型腔表面的内浇口区域是受热传导最集中、模具温度最高，经受熔融金属的冲蚀最强，摩擦阻力最大的区域；以及铸件壁厚厚大冷热交变最剧烈的区域，模具最易产生裂纹，形成龟裂。对策是：对于这些位置，要在模具上设计出通水的通道用水降低模具的温度，这样不但可以降低模具受热后的温度，还可以减少每模压铸后模具处于高温的时间。
1.2 模块开裂和模块碎裂：
1.2.1模块开裂 是由于模具在短时间内热应力及机械应力过载而引起的模具整体破损。一般都是模具承受的热应力和机械力不合理，并且模具钢的强度远低于正常的强度要求时才会出现整体开裂等大的裂纹。
1.2.2模块碎裂 碎裂失效在压射力和热应力的作用下，模具会在最薄弱处萌生裂纹，尤其是模具成型面上的划线痕迹或电加工痕迹未被打磨光，或是成型面根部的清角处均会最先出现细微裂纹，当晶界存在脆性相或晶粒粗大时，更容易断裂。而脆性断裂时裂纹的扩展很快，这对模具的压铸模失效的形式和产生的原因
碎裂失效是很危险的因素。为此，一方面凡模具面上的划痕、电加工痕迹等必须打磨光，即使它在浇注系统部位，也必须打光。另外要求所使用的模具材料的强度高、塑性好，冲击韧性和断裂韧性也要好。
1.3 模具的侵蚀：主要分为三种：
1.3.1 化学腐蚀：金属熔液与铁互相扩散、腐蚀，并形成金属间化合物，使模具表面出现麻点。模具遇水在大气中也会自然氧化生锈。
1.3.2机械磨损和冲蚀：金属熔液在型腔中流动时使模具产生冲刷的机械磨损。
1.3.3熔融粘著熔损侵蚀：锌、铝、镁、铜合金与模具材料都有较好的亲和力，特别是Al亲和力最大。当模具硬度较高时，则抗粘蚀性较好，而成型表面若有软点，则对抗蚀性不利。但在实际生产中，溶蚀仅是模具的局部地方，例内浇口直接冲刷的部位的型芯、型腔易出现溶蚀现象，以及硬度偏软处易出现铝合金的粘模。当模温过热时，提高了铝水与模具材料的亲和力容易产生粘模，粘模的金属熔液附着在模具型腔表面，产品脱模时磨损、拉伤带走型面表层的金属，使型腔表面出现溶蚀缺损。
1.4 模具压陷：是因为模具强度、硬度不足或金属飞边碎屑粘附着在模具表面，受到锁模或插芯压力作用使模具产生的塑性变形。
从以上得知，致使压铸模失效的主要形式是：①热胀冷缩的交变应力，长期频繁的反复循环，在模具表面出现热疲劳龟裂裂纹；②由于热应力及机械应力引起的模具整体开裂、破损；③在压射力和热应力的作用下，模具会在强度最薄弱处萌生裂纹，使型腔碎裂；④化学腐蚀、机械磨损、冲刷侵蚀、熔损侵蚀造成的模具侵蚀；⑤受到锁模、插芯压力和充填压力作用使模具产生的塑性变形。这些模具失效缺陷出现的原因是复杂多样的，下边从实际应用方面探讨一些提高压铸模具寿命的具体措施。
