第一次压铸
提高压铸磨具寿命的措施
刘尊健
摘要：介绍了压铸模具失效的方式和原因，从压铸模具材料、热处理、设计、制造加工等方面阐述了影响压铸模具寿命的原因和措施，以及压铸工艺、生产操作、模具使用与维护等。
压铸模具失效的主要原因有：①热胀冷缩交替变形，常年频繁反复循环，磨具表面出现热疲劳裂纹； ②由于热变形和机械变形引起的磨具整体脱落和损坏：③在注射力和热变形的作用下，磨具会在硬度最薄弱的地方萌生裂纹，导致工件开裂：④磨具化学腐蚀、机械腐蚀、冲蚀冲蚀、熔化冲蚀等引起的冲蚀： ⑤受锁模、套圈压力和填充压力的影响，使磨具发生塑性变形。 此类磨具失效的原因复杂多样。 下面从实际应用的角度介绍一些提高压铸磨具寿命的措施。
1压铸磨料的选择
为增强热震韧性，目前常用的H13钢的物理成分纯度要求为：优等钢的S浓度（质量分数，下同）应大于0.005%； 超级H13钢的S含量应大于0.003%； P 浓度大于0.015%。 钢的氢键没有晶界基体掺杂，大球形晶界基体和杂质的硬度极小，不能抗热疲劳，增加了钢的塑性，是剥落的根源。 应使用电渣重熔炉的精炼钢。 除纯度高外，还具有致密的结构、优异的抗热疲劳性能、良好的抗热裂性、优异的硬度和塑性、优异的抛光性、较好的各向异性。 同性表现。 钢材的均匀性要求材料组织均匀，钢坯在任何方向上都应具有相同的热性能，在纵向、横向和深部方向上不应有性能差异。
正确选择磨料和使用高硬度合金材料，可以提高磨具的使用寿命。 最好使用德国8407、德国2344、美国H13()、日本SKD61材料。 台湾日立的DAC55在高强度下具有很好的硬度和耐低温硬度，磨具寿命也很高。
2 压铸磨具的热处理
采用不同的热处理工艺会使压铸模具的质量和性能不同。 H13磨具钢的热处理工艺和热处理后的金相组织参照北美压铸协会（-2003）的规定。 建议由磨具钢厂家负责磨具的热处理，防止因厂家材料和热处理不同造成质量差异。
H13钢最好在高压液态甲烷冷高真空炉中渗碳，可有效避免磨具表面渗碳、氧化、变形和裂纹，渗碳温度可降低至1020～1050℃。 根据模数材料的大小，以及各零件要求的硬度和硬度，适当控制本体温度和保温时间，使合金基体充分渗入奥氏体，可减少磨具开裂热处理基体熔化不充分及基体间残留物所致。 但要注意Acl和Ac3钢的临界点和保温时间，避免奥氏体腐蚀。 渗碳后，用不同的水温渗碳三次。 高度重视渗碳的疗效。 如需渗氮处理，可减少一次渗碳处理。
磨具加工时形成的磨削挠度、电火花酸败层的挠度、压铸时形成的热疲劳挠度等均可通过固溶减少或消除。 磨具定期固溶处理消除偏斜：调质前应进行第一次偏斜固溶（固溶温度700~750℃），试验合格后进行批量生产前进行第二次偏斜固溶模具，然后固溶处理一次，用于压铸10,000个模具和30,000个模具。 ，渗碳一次可代替一次固溶处理。 H13钢渗碳时固溶去除变形温度比最后一次渗碳温度低20～40℃，保温时间1.0～1.5h。
合理选择磨具的强度（HRC）。 法国材料用于压铸磨具。 强度太高，容易发生粘模和初裂。 如果强度太大，它可能会脱落。 因此，一般推荐：锌合金压铸模具强度（HRC）为（HRC）47~52； 中小型铝、镁合金压铸模具46~48个； 大尺寸铝镁合金零件和较厚或形状复杂的磨具应适当提高强度（HRC）为44~46。 .的DAC55和ASSAB的钢在高强度下具有良好的硬度和低温硬度，应用的强度（HRC）与H13相比可提高2~4。
对于压铸模具表面易粘模的部位和所有型芯，应采用渗碳、碳氮共渗等表面强化处理，以减少粘模或侵蚀。 目前使用KANUC加工较多。 如需渗碳，型材渗碳层总深度应高于0.2~0.3mm，并根据钢坯壁厚由厚到薄控制在0.04~0.08mm，并应有无复合白层，避免过厚的白层开裂后，磨具开裂。 对于容易粘模的零件，每浇铸10000～20000个模具可进行一次渗碳等表面处理。 模具压铸8万～10万模后，因强度增加模具容易粘模时，也可进行渗氮处理。 每次固溶和渗碳前后，必须对磨具表面进行抛光。 为避免磨料工件在量产前氧化生锈，磨具试模合格后应在530～560℃下进行预氧化热处理1.5～2.0h。
3 压铸磨具的设计
冲压件的壁厚应尽量均匀。 通常大件长度为2.5±1mm，中件长度为3.0±1mm，小件长度为4.0±1mm。 转角过渡宜采用圆角或斜坡，以减少挠度集中。 可以使用加强筋结构去除毛坯产生的热接头。 过厚的冲压件内部组织碳化物粗大，会造成气孔、缩孔、氧化、内部裂纹，并伴有应力源的形成，因此其硬度和耐久性会比加强件高. 该结构产生的产品。
磨具易开裂、易损坏部位应尽量采用镶片结构，损坏后易于维修和更换。 但成形件上的镶嵌孔，包括型芯孔与磨具边缘或附近的另一孔的距离不宜过小，镶嵌孔的顶角应有较大的圆倒角，以免成为模具初期开裂的薄弱点。
为增强磨具设计的刚性，需要对磨具工件各部分的应力进行分析。 工件所受的力包括合金液填充时的压力、膨胀力、冲击力，以及脱模时的拉力、摩擦力、温度变化引起的热变形、开模时遇到的力等。合模拉出套圈。 压力、拉力、预紧力等。设计时，磨具各零部件应有足够的长度和宽度，使模具有足够的刚度，以承受各种挠度。 实现该力的适当平衡以避免研磨工具变形和开裂也很重要。 制造时要注意磨具的薄截面和模块凹角的内侧是磨具被折断的敏感部位。 必须保证其匹配精度。 如果模组预紧力过大，会使夹紧力集中在一点上。 这是造成磨具大面积断裂的主要原因。
为了更好的防止磨具整体变形。 正确设计磨料工件的受力中心位置，使其尽可能靠近压铸机的受力中心。 动模后面的两个垫板应尽量支撑在磨具的工件镶块上，而不能只支撑在工件镶块外侧的盖板上； 动模背面中间的支撑柱或支撑块应有足够大的支撑面积。 否则，支撑块的锥面（甚至压铸机磨具的安装面）容易受压变形，失去支撑作用。
磨具上凹角部位易形成偏斜集中。 产品的转角应有较大的过渡圆角，以防止窄而深的凹角、沟槽，铝镁合金压铸磨具的转角直径应小于1.0mm，表面粗糙度应小，以防止圆角的初始脱落。 在内腔附近，应尽量加大圆角直径，这样可以更好地减缓磨具初始崩刃裂纹的发生。
合理选择嵌件与活动滑块的组合结构，防止模组出现尖角，使嵌件与密封面接触的结合面积较大，滑块适度时不会出现铝水. 密封面插入滑块的导销； 为了避免块的移动，滑块的侧面装有斜坡。
正确设计浇注系统，在设计内腔位置和充型流动方向时，尽量避免正面射流高速充型铝水冲击模壁或型芯。 设计内腔断面尺寸时，如果选择的注射填充率过高，会使大量动能减速，以热能的形式传递给模具，使模具温度降低，造成粘模、开裂和侵蚀缺陷。
压铸铝水最大充填速度不应超过56m/s，充填速度应≤46m/s。 在设计内腔长度时，在保证产品表面质量的情况下，最好选择较厚较大的内腔，这样既可以降低流量，又不减少对磨具的冲击。
必须正确选择各部件的配合公差和表面粗糙度。 由于磨具受热不均匀，膨胀不均匀，会改变配合公差，使零件运动失败，损坏磨具表面。 板组之间的夹紧间隙减小，导致飞边和飞料。 为避免飞料，在分型面上，动、定模型腔嵌件平面应略高于动、定模套平面，通常在0～0.080mm范围内。 板间间隙应为0.030~0.100mm
范围内。 盖板上排气道最浅处的深度为0.12~0.15mm，必须包括合模后动、定模组板之间的间隙。 只有这样才能避免飞边、飞料和粘模。 尽量使定板各部分分型面与组件分型面一致，组件到定板尽可能齐平，并减少分型面台阶，以利于排气，避免飞边粘附模具。
产品的文字、标记、顶针尽量不要设置在靠近内腔的工件平面上，这样会导致磨具过早开裂，也会使文字、标记过早出现不清晰。
尽量利用P-q²图，使模具能够很好的与压铸机进行匹配，提高产品的合格率和生产效率，延长模具的使用寿命。
4 压铸模具冷却加热系统设计
为了控制磨削体的温度，避免磨具变形和开裂，需要设计磨具的冷却和加热温控系统。 一般在模具模块内部安装φ(6~12)mm孔径的管道，在型芯和模块安装φ(3~12)mm冷却孔，用水冷却，用热油供暖。 在没有模具温机的压铸厂，也可以用电热管（控制加热温度≤400℃）和温度计放入模具中，进行人工加热，对模具进行预热。
在工件模块的反面加工一个φ(6~12)mm的孔。 该孔距工件表面至少50mm（25±5）距离冷却水或加热油道。 温度仪表。
在磨具的流道、分流道和内腔附近，铸钢厚壁处的工件、型芯等磨具吸热较多的部位宜采用水冷。 对于薄壁工件，滑块芯抽离内腔，以及磨料工件某些吸热少、散热快的部位，用热油或电热管加热磨料。 通常热油的温度为200~350℃。 注意磨具冷却水道与磨具表面或磨具拐角的距离，防止该部位表面出现初期裂纹或裂纹。
磨具的每个进水管接头都有一个开关，可以控制冷却水的流量，方便调整磨具各部分的本体温度。 冷却水管内的磨损和水垢堆积会影响磨具的冷却效果，应及时清洗。 与磨具连接的管路和接头建议使用铝和碳钢材料，以防止管路腐蚀后堵塞。
5压铸磨具制造加工对磨具寿命的影响
磨具制造的规格精度和配合精度要高，密封接触的配合面必须密封配合，密封接触的面积要大镜面模具选用什么钢材，避免铝液渗入。 尽量避免人为诱因造成的焊补处理，因为磨具的修复部位容易产生裂纹。
电脉冲放电加工后的工件表面会形成一层酸败层，该层的物理成分、金相组织、机械性能、硬度、韧性等均发生了变化，酸败层硬而脆，并具有柔韧性和大量微裂纹会导致磨具初期开裂； 电脉冲或线切割放电精加工时，应尽可能采用低电压和高频，以减少磨具表面的烧伤深度。 使用好的电火花专用油可以起到冲洗、冷却、润滑、绝缘、抗电离和减少酸败层的作用。 排放过程中浸泡在油中比油冲洗更能减少酸败层。 无论霉变层的深度如何，它都会在磨具表面产生很大的挠度。 如果不去除白层和残余挠度，磨具表面会在使用过程中早期形成裂纹、侵蚀和裂纹。
磨削工件精加工时，用刀量要小，不留痕迹，必要时留磨抛余量。 磨料工件的所有表面，即使没有加工痕迹，也必须进行一次研磨和抛光，以去除工具加工或电火花加工形成的硬化层和白层。 但在打磨时要注意不要使磨料局部过热，以防止磨料表面冻伤，增加磨料的强度。 去除硬化层、白化层和消除挠度的方法有：①锉磨、研磨抛光、化学风蚀去除； ② 喷玻璃丸的方法不仅可以去除表面熔化层，去除残留的拉伸挠度，还可以产生压缩挠度，是目前减缓开裂的好方法 ③ 在不增加强度的情况下，高温渗碳也可以大大增加了磨具的表面挠度。 研磨工件表面抛光时，其粗糙度视产品而定： (1)对于表面光亮的薄壁产品，工件表面应适当抛光，表面粗糙度Ra为0.2～0.4μm； (2) 厚壁。 表面要求在通常的产品表面，工件表面可以进行抛光处理，表面粗糙度Ra为0.4~0.8μm。 避免磨具过早开裂； (4)注意交叉磨削，磨具表面的磨削痕迹，不要有明显的磨削方向。
6压铸工艺及生产操作对压铸磨具寿命的影响
降低压铸铝合金中的铁浓度，可以有效降低粘模程度。 通常要求铝合金的铁含量≤1.5%。 在实际生产中，铝液含铁量最好控制在0.65~0.90%范围内。 在压铸过程中，铝液的温度波动应在±10℃以内。 ADC12合金春夏铸造温度建议大于660℃，冬夏温度可上下变化10℃，可消除季节性缺陷。 靠近磨具内腔的部位容易剥落腐蚀，远离内腔的部位不易剥落腐蚀。 这主要是因为低温的铝水将较多的热量传递给靠近内腔的磨具，导致湿度比较高。 因此，在不影响产品质量的前提下，应尽量降低铝水的浇铸温度。
在满足成型条件的情况下，尽量采用相对较低的低速注射速率和高速注射速率。 填充率过高会引起粘附、冲蚀、开裂； 低速射速高时镜面模具选用什么钢材，金属液会被包裹得更多；当二氧化碳高速射入工件的低压区时，二氧化碳会膨胀，二氧化碳会膨胀形成爆炸。 溢出网格腔），空化表面会形成裂纹。
在满足良好成型条件的情况下，尽量选择小的压力，可以观察到壳形和方形制品。 数以万计的模具压铸后，产品同一部位的外表面裂纹比内表面大得多。 由此可见，在相同条件下，磨具被铝液包裹挤压的受力方向与膨胀拉伸力的方向不同，导致引起开裂的缺陷大小差异较大研磨工具； 特别是在模具工件的凹角处，拉伸和热变形会集中在这里，凹角处会过早出现裂纹和脱落裂纹； 而磨具的凸角和型芯表面受到挤压和热冲击，看似会出现粘模，但偏斜集中度很小，磨具不易开裂。 由此可见，铝液的压力和力的方向对磨具的开裂影响很大。 有时，为了配合不易开裂的模组寿命，可以使用更好的研磨材料。 或热处理以提高易剥离模块的寿命。
压铸时，磨具表面温度从100℃上升到610℃，比200℃到610℃更容易产生裂纹，表面温度从200℃上升到680℃ C，比200℃到610℃更容易引起开裂，所以一定是模具承受的温度低，温差比较小，低温时间短。 通常压铸后2～3秒，模具表面的本体温度（或用热电偶测得的模具内部温度）不应低于铸造合金液温度的40%～45%模具开模，即铝合金模具的温度应为 模具表面温度不应高于合模时合金浇注温度的20%，最好为200~280℃，通常为130 ~210℃。
压铸铝合金磨具在浇注前预热至180~300℃，比用铝液直接浇注预热磨具更能减缓磨具表面裂纹的产生。 由于铝液是直接浇注和喷丸预热磨具，所以磨具表面的温差比较大。 模具预热后，应低速射出压铸前10~20个成型件，以降低铝液与模具接触的紧密程度，降低传热至模具的速度，并达到温和加热的目的。
压铸作业中均匀涂抹脱模剂，可减少铝液对磨具的粘附和腐蚀。 为防止脱模剂使模具受冷，冬季最好将水性脱模剂预热至20~30℃。 喷脱模剂产生雾状，喷嘴距模面（20±10）mm，与模面成15°±5°角时疗效最佳。 脱模剂不要涂太多，涂时间控制在0.5-2.5s之间； 严禁喷/浇涂，防止磨具表面急冷。 动、定模可多次互换，降低冷却速度。 另外，坯料顶出后，退回前应在顶杆背面涂上油墨润滑，以防顶杆卡死。
7 压铸模具的使用与保养
安装磨具时，在动模和定模各半处至少应安装6个压板螺钉。 如果每个半模只安装4个压板螺丝，只要一个螺丝松动，其他螺丝受力严重不平衡，就会损坏螺丝。 一拉就要变形或折断，甚至会出现磨具被拉掉掉出来的车祸。
在压铸过程中，要及时打磨抛光磨具工件的粘模痕迹，但要注意不要用硬工具凿、敲磨具。 当研磨工件的表面粗糙度变大时，需要进行良好的抛光处理。 . 当产品全部或部分粘附在磨料工件上时，应由有经验的磨料维修人员处理，以防止压铸工人在搬运过程中损坏磨料。
每班对磨具的滑块、导柱、顶针等部位加润滑油一次，每班检查、疏通磨具的冷却水道，使其畅通、密封。 每班观察磨具的分型面和滑块的密封配合情况。 必须及早发现并修复磨具的飞边和悬垂现象，防止出现严重的压扁、凹陷、变形和飞边缺陷。
模具停产不用时，最好不要在最后一个压铸模后给模具上漆。 如果油漆已经涂过，用压缩空气吹掉模具表面和深腔内的残留水份。 防止磨具腐蚀的零件。 每批生产完成后，或每生产10000个模具，就必须对磨具进行保养。 每次保养时，需涂上丹宁红粉检测磨具变形及密封配合，清理间隙避免飞料，消除模组或滑块受力不平衡，避免磨具压坏爆裂模块，并在维修后清洁磨具工件和泵。 芯滑块、顶针、导柱、分型面等处涂有防锈油。
磨具出现小范围磨损、块损、缺损、裂纹等缺陷后，无法更换镶件时，只能采用氩焊修复磨具。 为有效避免焊补后压铸磨具开裂，焊补时应首先选用磨具钢厂家指定的氩焊丝，并注意区分前后所用焊丝的大小磨具渗碳处理。 相同的。 磨具氩钎焊前，应修复磨具开裂和出现金属碳化物等缺陷。 用电炉预热模组达到300~450℃（如果用氢氧焊接的火焰逐渐预热磨具，由于预热范围小，不一定能达到要求的温度范围，以及温度不均匀，对避免焊补后开裂影响不大）。 并将表面清理干净后再进行氩钎焊，避免焊补时产生气孔。 当模具温度低于475℃时，停止焊补，让模具冷却后再进行焊接； 钎焊时要小心，焊补必须交替进行，不要一个接一个焊补，这样可以更好地增加钎焊时形成的温升和挠度。 渗碳后的焊补应在比渗碳和渗碳温度高20～50℃的条件下进行。 保温2~3小时，消除挠曲和固溶（渗碳前焊补，固溶温度750℃），可以很好的消除钎焊时形成的挠曲。
对于磨具表面烤积碳油墨，除用锉刀和砂纸打磨外，采用气动喷玻璃丸或喷陶瓷丸的方法，不仅能均匀有效地消除积碳，而且不会影响磨具的规格精度。 .
