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如何提高锌合金压铸模寿命 有哪些措施
锌合金压铸工艺具有材料利用率高，生产周期短，经济效益显着等独有的技术特点；是制造各种形状复杂金属零件较为理想的途径之一。因此如何提高压铸模寿命，进一步提高经济效益是摆在广大科技工作者面前的艰巨任务。影响压铸模寿命的因素很多，很复杂，即有外部的，也有内部的，经综合分析，锌合金压铸模主要失效形式有热疲劳、开裂(崩、裂)、变形、磨损、侵蚀等五种。
锌合金压铸工艺具有材料利用率高，生产周期短，经济效益显着等独有的技术特点；是制造各种形状复杂金属零件较为理想的途径之一。因此如何提高压铸模寿命，进一步提高经济效益是摆在广大科技工作者面前的艰巨任务。影响压铸模寿命的因素很多，很复杂，即有外部的，也有内部的，经综合分析，锌合金压铸模主要失效形式有热疲劳、开裂(崩、裂)、变形、磨损、侵蚀等五种。
导致压铸模失效的主要原因有三种：
一、压铸模工作时，由于冷热循环及承受循环载荷产生循环交变应力而使模具失效。
二、压铸模工作时，金属液与空气、涂料对模具材料的化学与物理作用模具失效。
三、压铸模锁模与脱模时所产生的局部应力使模具失效。
目前国内锌合金压铸模模芯多采用4Cr5MnSiV1、H13、SKD61、2344钢材制造，尤其前者应用更多，可以采取下述措施提高使用寿命。
1合理的模具设计
严格地说，所有压铸模零件对模具寿命都有不同程度的影响，但其中以成形工作零件、模架、浇注系统和导向零件影响最大，设计压铸模时应注意以下几点。
1.1压力中心与锁模中心应重合
在模具设计过程中，型腔的布置是非常重要的一环，尤其是多个型腔分布在同一模具中时。合理的设计，应该尽量使压力中心和锁模中心相重合，否则一方面会使压铸机的四根拉杆受力不一致，模具受力不平衡，不但影响产品质量，容易产生披锋(飞边)，而且容易使模具产生变形而失效。另一方面，为了获得质量合格的零件，需要选用锁模力较大的压铸机，会造成一定的浪费现象，相应地降低经济效益
1.2努力提高模具的刚性
模具的各种结构组成应有足够的刚性，以承受锁模力和金属液填充时的反压力，减少变形量。
1.2.1首先在压铸机开模距离允许的情况下尽量增加支承板的厚度，而且尽量缩小模脚间的跨度。尽量采用不通孔模体设计。不通孔模体实际上是相当于通孔模体的套板和支承板组合成一个整体，因此它的刚性比相同厚度的通孔模体刚性大得多。现在大多数工厂都具有高精度的铣床，不通孔模体的加工精度已能保证。
1.2.2在动模模体后面安装支撑顶棍可以更有效的防止模体弯曲变形。顶棍的高度一定要与模脚高度相等，在不影响推出机构的条件下，尽可能增加顶棍及其端部直径。它的位置应首先考虑安排在受冲击力最大的地方，如分流锥、浇道下方或其它动模型腔单薄的地方。在模具安装时，顶棍的端面必须要与分型面平行。在压铸生产时，涨型力同时通过模脚和顶棍传到动模底板上，可以有效的减少模体弯曲变形。
1.3正确选择各种零件的公差配和和表面粗糙度等级
1.3.1应正确地选择公差配合，使模具在正常工作温度下其滑动部分活动灵活和防止窜人金属液，固定部分不致产生松动。当模具零件的配合精度等级选用间隙过大时，引起导热性能下降，过早地产生热疲劳；模具零件装配尺寸选取过紧时，形成预紧力，在压铸过程中，模具出现爆裂。推荐公差如表1。
1.3.2适当提高模具的表面粗糙度等级
压铸模零件的表面粗糙度过低即影响压铸件的表面质量，又降低模具的寿命。国内压铸模比较注重型腔、直浇道与分流锥的表面粗糙度，一般经打磨可以达到Ra0.4μm以上。但对横浇道、溢流槽、内浇口及溢流口部位的表面粗糙度要求低。孰不知，由于这些部位不同程度地存在擦伤、磨削纹及铣刀纹是造成压铸模开裂的祸根，这些部位也分别应达到Ra0.4—0.2μm以上。
1.4合理的浇注系统及冷却系统
1.4.1模具浇注系统设计不台理不但会影响模具的热平衡，而且影响压铸件的质量。浇注系统中最重要的是内浇口的设计，它对压铸件质量影响最大。内浇口位置应选在充填型腔各部位的最短处，从内浇口导人的金属液应首先充填深腔处难以排气的部位，防止金属液对型壁或型芯直接冲蚀和进入型腔后形成强烈的涡流与裹气现象。尽可能采用较大内浇口截面积，缩短充填时间保持模具的热平衡。一般情况下内浇口截面积为喷咀截面积的百分之三十到百分之五十。横浇道应保持等截面积或过渡平缓，不宜突然收缩和扩张。
1.4.2锌台金压铸模模温控制在170—200℃左右较为理想，为了保持此温度，一般应适当地布置冷却通道使模具温度均衡。
2采取合理的嗣造工艺流程和制造工艺合理的制造工艺流程可以有效地延长压铸模的使用寿命。对于4Cr5MnSiV1钢工艺流程为：锻造-退火-粗加工-调质-精加工-抛光-试模-修整-氯化。实践证明按此工艺流程制造的压铸模寿命都较长。
2.1采用先进的毛坯锻造工艺
对于4Cr5MnSiV1钢采用多向锻拔的锻造工艺是较合理的。可以使碳化物分布均匀，形成合理的流线分布，提高耐磨性和各向同性。延伸与锻粗的锻造比控制在2.5至4之间，锻打4～7次。在加热规范中，特别重视始锻温度和终锻温度。加热温度为1130～1160℃，始锻温度为1080 ～ 1100℃，终锻温度为900～850℃较理想。为了使锻坯组织均布，降低硬度，便于切削加工，必须进行退火处理。宜采用高温退火，可以得到细小的珠光体，而且操作简便，不易氧化脱碳。高温退火规范为加热到Ad(850℃)，在750 ～ 780℃烧透，保温l0～l2小时，随炉冷却至600℃后空冷。
2.2采用合理的热处理规范
由于锌合金压铸模工作时，模腔温度不会超过400℃，所以4Cr5MnSiV1钢淬火温度一般选在1050～1100℃油冷，回火温度选在580℃，热处理硬度控制在HRC44～48较合适，可以获得较高的热疲劳抗力和耐磨性。
3精心设计压铸件，提高压铸件的工艺合理性
模具的局部开裂，型腔表面磨损和擦伤及型腔壁面交界处裂纹等失效，很大程度是由压铸件的工艺不合理而造成的。因此在满足压铸件性能的前提下，提高压铸件的工艺合理性是非常重要的。
3.1在满足压铸件结构强度的同时，尽量采用薄壁结构，不仅能减轻压铸件的质量，而且减小模具的热载荷。
3.2压铸件壁厚应均匀或过渡平缓，避免热节，以减少局部热量集中引起模具过早地热疲劳失效
3.3压铸件所有转角处，应有适当的铸造圆角，以避免模具相应部位形成棱角，产生裂纹或塌陷。
3.4压铸件上应尽量避免窄而深地凹穴，窄而高的筋槽，以避免模具相应部位出现尖凸，凹槽，凸条，使散热条件恶化，不匀衡，造成应力集中而产生崩裂、断裂。
3，5压铸件在允许的范围内，宜采用较大的出模斜度，以减少推出力或抽芯力，以避免开模抽芯、脱模时擦伤模具型腔壁。
4合理的使用保养维修
压铸模投入使用后，正确的使用与维修也可大大提高寿命。
4.1模具的预热是必要的
预热可提高模具的韧性，减小模具断面上的温度梯度，降低模具的热应力。预热的温度不宜过高，过高的预热温度则会降低表层的屈服强度，反而会减少模具的使用寿命。锌台金压铸模预热120～150℃较适宜。预热时应缓慢均匀加热以使模具中镶块与模座跟上温度的变化，同时应从压铸过程中模具温升最高的中心部位预热。
4.2新模定期消除应力退火
压铸模由于反复受到高温、高压的金属液冲刷、冷热交替剧烈，内部积累的应力越来越大，当应力超过材料的强度极限时，模具表面产生龟裂，有时会断裂。
新模压射3000～5000次后进行退火，压射10000～15000次后再进行退火，压射30000—40000次后再一次退火，当压射到50000次后，模具较稳定。
退火工艺550±l0℃，保温3～5h，低温退火，随炉冷却。除了用热处理方法消除应力，国外近年来采用振动去应力法。对模具接上振动馈人器后低频振动处理30～50min，可将模具内应力完全去除。
4.3合理的涂料
合理使用涂料也能提高模具使用寿命。一般涂料使用方法为喷涂或涂刷。喷涂法比涂刷法效果好。喷涂法涂料膜厚薄均匀且稳定，在提高模具寿命的同时，能获得表面质量较高的压铸件。目前国内外普遍采用物化特性类似石墨的二氧化硅水基涂料，使用前用l0～30倍的水进行稀释。
4.4局部破裂后采用焊补法维修
若模具局部崩裂可采用氩弧焊接法连行修补。焊接材料和母材相同。焊前焊接部位应清除氧化物和油渍。并应预热以减少因焊接高温产生开裂的倾向。预热温度一般在300℃以上；焊接时采用少量多次熔滴焊接，电流衰减收弧；焊后对已热处理的模具采用较回火温度低5～10℃的温度回火。
一、压铸模工作时，由于冷热循环及承受循环载荷产生循环交变应力而使模具失效。
二、压铸模工作时，金属液与空气、涂料对模具材料的化学与物理作用模具失效。
三、压铸模锁模与脱模时所产生的局部应力使模具失效。
目前国内锌合金压铸模模芯多采用4Cr5MnSiV1、H13、SKD61、2344钢材制造，尤其前者应用更多，可以采取下述措施提高使用寿命。
1合理的模具设计
严格地说，所有压铸模零件对模具寿命都有不同程度的影响，但其中以成形工作零件、模架、浇注系统和导向零件影响最大，设计压铸模时应注意以下几点。
1.1压力中心与锁模中心应重合
在模具设计过程中，型腔的布置是非常重要的一环，尤其是多个型腔分布在同一模具中时。合理的设计，应该尽量使压力中心和锁模中心相重合，否则一方面会使压铸机的四根拉杆受力不一致，模具受力不平衡，不但影响产品质量，容易产生披锋(飞边)，而且容易使模具产生变形而失效。另一方面，为了获得质量合格的零件，需要选用锁模力较大的压铸机，会造成一定的浪费现象，相应地降低经济效益
1.2努力提高模具的刚性
模具的各种结构组成应有足够的刚性，以承受锁模力和金属液填充时的反压力，减少变形量。
1.2.1首先在压铸机开模距离允许的情况下尽量增加支承板的厚度，而且尽量缩小模脚间的跨度。尽量采用不通孔模体设计。不通孔模体实际上是相当于通孔模体的套板和支承板组合成一个整体，因此它的刚性比相同厚度的通孔模体刚性大得多。现在大多数工厂都具有高精度的铣床，不通孔模体的加工精度已能保证。
1.2.2在动模模体后面安装支撑顶棍可以更有效的防止模体弯曲变形。顶棍的高度一定要与模脚高度相等，在不影响推出机构的条件下，尽可能增加顶棍及其端部直径。它的位置应首先考虑安排在受冲击力最大的地方，如分流锥、浇道下方或其它动模型腔单薄的地方。在模具安装时，顶棍的端面必须要与分型面平行。在压铸生产时，涨型力同时通过模脚和顶棍传到动模底板上，可以有效的减少模体弯曲变形。
1.3正确选择各种零件的公差配和和表面粗糙度等级
1.3.1应正确地选择公差配合，使模具在正常工作温度下其滑动部分活动灵活和防止窜人金属液，固定部分不致产生松动。当模具零件的配合精度等级选用间隙过大时，引起导热性能下降，过早地产生热疲劳；模具零件装配尺寸选取过紧时，形成预紧力，在压铸过程中，模具出现爆裂。推荐公差如表1。
1.3.2适当提高模具的表面粗糙度等级
压铸模零件的表面粗糙度过低即影响压铸件的表面质量，又降低模具的寿命。国内压铸模比较注重型腔、直浇道与分流锥的表面粗糙度，一般经打磨可以达到Ra0.4μm以上。但对横浇道、溢流槽、内浇口及溢流口部位的表面粗糙度要求低。孰不知，由于这些部位不同程度地存在擦伤、磨削纹及铣刀纹是造成压铸模开裂的祸根，这些部位也分别应达到Ra0.4—0.2μm以上。
1.4合理的浇注系统及冷却系统
1.4.1模具浇注系统设计不台理不但会影响模具的热平衡，而且影响压铸件的质量。浇注系统中最重要的是内浇口的设计，它对压铸件质量影响最大。内浇口位置应选在充填型腔各部位的最短处，从内浇口导人的金属液应首先充填深腔处难以排气的部位，防止金属液对型壁或型芯直接冲蚀和进入型腔后形成强烈的涡流与裹气现象。尽可能采用较大内浇口截面积，缩短充填时间保持模具的热平衡。一般情况下内浇口截面积为喷咀截面积的百分之三十到百分之五十。横浇道应保持等截面积或过渡平缓，不宜突然收缩和扩张。
1.4.2锌台金压铸模模温控制在170—200℃左右较为理想，为了保持此温度，一般应适当地布置冷却通道使模具温度均衡。
2采取合理的嗣造工艺流程和制造工艺合理的制造工艺流程可以有效地延长压铸模的使用寿命。对于4Cr5MnSiV1钢工艺流程为：锻造-退火-粗加工-调质-精加工-抛光-试模-修整-氯化。实践证明按此工艺流程制造的压铸模寿命都较长。
2.1采用先进的毛坯锻造工艺
对于4Cr5MnSiV1钢采用多向锻拔的锻造工艺是较合理的。可以使碳化物分布均匀，形成合理的流线分布，提高耐磨性和各向同性。延伸与锻粗的锻造比控制在2.5至4之间，锻打4～7次。在加热规范中，特别重视始锻温度和终锻温度。加热温度为1130～1160℃，始锻温度为1080 ～ 1100℃，终锻温度为900～850℃较理想。为了使锻坯组织均布，降低硬度，便于切削加工，必须进行退火处理。宜采用高温退火，可以得到细小的珠光体，而且操作简便，不易氧化脱碳。高温退火规范为加热到Ad(850℃)，在750 ～ 780℃烧透，保温l0～l2小时，随炉冷却至600℃后空冷。
2.2采用合理的热处理规范
由于锌合金压铸模工作时，模腔温度不会超过400℃，所以4Cr5MnSiV1钢淬火温度一般选在1050～1100℃油冷，回火温度选在580℃，热处理硬度控制在HRC44～48较合适，可以获得较高的热疲劳抗力和耐磨性。
3精心设计压铸件，提高压铸件的工艺合理性
模具的局部开裂，型腔表面磨损和擦伤及型腔壁面交界处裂纹等失效，很大程度是由压铸件的工艺不合理而造成的。因此在满足压铸件性能的前提下，提高压铸件的工艺合理性是非常重要的。
3.1在满足压铸件结构强度的同时，尽量采用薄壁结构，不仅能减轻压铸件的质量，而且减小模具的热载荷。
3.2压铸件壁厚应均匀或过渡平缓，避免热节，以减少局部热量集中引起模具过早地热疲劳失效
3.3压铸件所有转角处，应有适当的铸造圆角，以避免模具相应部位形成棱角，产生裂纹或塌陷。
3.4压铸件上应尽量避免窄而深地凹穴，窄而高的筋槽，以避免模具相应部位出现尖凸，凹槽，凸条，使散热条件恶化，不匀衡，造成应力集中而产生崩裂、断裂。
3，5压铸件在允许的范围内，宜采用较大的出模斜度，以减少推出力或抽芯力，以避免开模抽芯、脱模时擦伤模具型腔壁。
4合理的使用保养维修
压铸模投入使用后，正确的使用与维修也可大大提高寿命。
4.1模具的预热是必要的
预热可提高模具的韧性，减小模具断面上的温度梯度，降低模具的热应力。预热的温度不宜过高，过高的预热温度则会降低表层的屈服强度，反而会减少模具的使用寿命。锌台金压铸模预热120～150℃较适宜。预热时应缓慢均匀加热以使模具中镶块与模座跟上温度的变化，同时应从压铸过程中模具温升最高的中心部位预热。
4.2新模定期消除应力退火
压铸模由于反复受到高温、高压的金属液冲刷、冷热交替剧烈，内部积累的应力越来越大，当应力超过材料的强度极限时，模具表面产生龟裂，有时会断裂。
新模压射3000～5000次后进行退火，压射10000～15000次后再进行退火，压射30000—40000次后再一次退火，当压射到50000次后，模具较稳定。
退火工艺550±l0℃，保温3～5h，低温退火，随炉冷却。除了用热处理方法消除应力，国外近年来采用振动去应力法。对模具接上振动馈人器后低频振动处理30～50min，可将模具内应力完全去除。
4.3合理的涂料
合理使用涂料也能提高模具使用寿命。一般涂料使用方法为喷涂或涂刷。喷涂法比涂刷法效果好。喷涂法涂料膜厚薄均匀且稳定，在提高模具寿命的同时，能获得表面质量较高的压铸件。目前国内外普遍采用物化特性类似石墨的二氧化硅水基涂料，使用前用l0～30倍的水进行稀释。
4.4局部破裂后采用焊补法维修
若模具局部崩裂可采用氩弧焊接法连行修补。焊接材料和母材相同。焊前焊接部位应清除氧化物和油渍。并应预热以减少因焊接高温产生开裂的倾向。预热温度一般在300℃以上；焊接时采用少量多次熔滴焊接，电流衰减收弧；焊后对已热处理的模具采用较回火温度低5～10℃的温度回火。
