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探討提高壓鑄模具壽命的具體措施（之一）
蘇州優尼昂金屬精密制造有限公司 ?劉遵建 壓鑄專業高級工程師
本文曾發表在《特種鑄造及有色合金》雜志的2011年第4期
摘 要 本文介紹了壓鑄模失效的形式和原因，從模具材料、熱處理、設計、制造加工，從壓鑄工藝、生產操作、模具使用維護等多方面，探討了影響模具壽命的因素和具體的對策措施。
關鍵詞 壓鑄模具壽命;龜裂;壓鑄工藝;模具設計;模具維護保養
1. 壓鑄模龜裂的特征：
在模具型腔表面，出現的網狀或輔射狀裂紋，通常叫龜裂。它在鑄件表面上印出相應形狀狀凸起的毛刺痕跡。
壓鑄模失效形式主要有：網狀龜裂、在尖角或拐角處的開裂、爆裂，表面的磨損、沖蝕、變形等，龜裂是模具最終失效的最主要形式。造成壓鑄模失效的主要原因有：模具材料自身存在的品質缺陷，和熱處理、加工、使用、以及維修存在的問題。
2. 壓鑄模失效的形式和產生的原因
1.1 龜裂：
以鋁壓鑄模為例，壓鑄時，鋁液澆注溫度一般在620-720℃。在鋁液噴射充填型腔時，型腔表面接觸到鋁水后，其溫度急劇上升到接觸到的鋁水溫度，可以上升到500~700℃，導致模具內外層溫度梯度增大，形成熱應力。即型腔表面受熱膨脹后模具鋼晶粒彭脹變大，晶粒之間承受極大的擠壓變形應力；同時晶粒之間的距離增大而相互移動錯位，晶粒之間又存在牽扯拉伸應力。開模后頂出鑄件，當型腔表面接受到噴涂的水劑脫模劑時溫度急劇下降，可以下降到100~300℃。型腔表面受到冷卻收縮后，模具鋼晶粒之間距離需要變小而相互拉伸；晶粒相互移動錯位，同樣承受牽扯拉伸變形的應力。由于模具溫度變化的比較大，模具表面交替地承受到擠壓和拉伸應力的反復作用。當這種熱冷伸縮的交變應力長期頻繁的反復循環時，使模具表面積累的應力越來越大，使模具型腔的金屬表面出現疲勞，導致組織結構損傷和喪失韌性，強度和硬度降低，塑性也下降,當應力超過材料的疲勞極限時，模具表面破裂產生脆性裂紋，即熱疲勞裂紋。裂紋通常呈現細條線網狀，徐稱龜裂。微裂紋的出現后，繼續擴展，一旦裂紋擴大，就會有熔融的金屬液擠入，加上反復的機械應力作用會使裂紋加速擴展，導致模具早期龜裂失效。70％以上的模具失效報廢，都是因為熱疲勞而造成的。
模具型腔表面的內澆口區域是受熱傳導最集中、模具溫度最高，經受熔融金屬的沖蝕最強，摩擦阻力最大的區域；以及鑄件壁厚厚大冷熱交變最劇烈的區域，模具最易產生裂紋，形成龜裂。對策是：對于這些位置，要在模具上設計出通水的通道用水降低模具的溫度，這樣不但可以降低模具受熱后的溫度，還可以減少每模壓鑄后模具處于高溫的時間。
1.2 模塊開裂和模塊碎裂：
1.2.1模塊開裂 是由于模具在短時間內熱應力及機械應力過載而引起的模具整體破損。一般都是模具承受的熱應力和機械力不合理，并且模具鋼的強度遠低于正常的強度要求時才會出現整體開裂等大的裂紋。
1.2.2模塊碎裂 碎裂失效在壓射力和熱應力的作用下，模具會在最薄弱處萌生裂紋，尤其是模具成型面上的劃線痕跡或電加工痕跡未被打磨光，或是成型面根部的清角處均會最先出現細微裂紋，當晶界存在脆性相或晶粒粗大時，更容易斷裂。而脆性斷裂時裂紋的擴展很快，這對模具的壓鑄模失效的形式和產生的原因
碎裂失效是很危險的因素。為此，一方面凡模具面上的劃痕、電加工痕跡等必須打磨光，即使它在澆注系統部位，也必須打光。另外要求所使用的模具材料的強度高、塑性好，沖擊韌性和斷裂韌性也要好。
1.3 模具的侵蝕：主要分為三種：
1.3.1 化學腐蝕：金屬熔液與鐵互相擴散、腐蝕，并形成金屬間化合物，使模具表面出現麻點。模具遇水在大氣中也會自然氧化生銹。
1.3.2機械磨損和沖蝕：金屬熔液在型腔中流動時使模具產生沖刷的機械磨損。
1.3.3熔融粘著熔損侵蝕：鋅、鋁、鎂、銅合金與模具材料都有較好的親和力，特別是Al親和力最大。當模具硬度較高時，則抗粘蝕性較好，而成型表面若有軟點，則對抗蝕性不利。但在實際生產中，溶蝕僅是模具的局部地方，例內澆口直接沖刷的部位的型芯、型腔易出現溶蝕現象，以及硬度偏軟處易出現鋁合金的粘模。當模溫過熱時，提高了鋁水與模具材料的親和力容易產生粘模，粘模的金屬熔液附著在模具型腔表面，產品脫模時磨損、拉傷帶走型面表層的金屬，使型腔表面出現溶蝕缺損。
1.4 模具壓陷：是因為模具強度、硬度不足或金屬飛邊碎屑粘附著在模具表面，受到鎖模或插芯壓力作用使模具產生的塑性變形。
從以上得知，致使壓鑄模失效的主要形式是：①熱脹冷縮的交變應力，長期頻繁的反復循環，在模具表面出現熱疲勞龜裂裂紋；②由于熱應力及機械應力引起的模具整體開裂、破損；③在壓射力和熱應力的作用下，模具會在強度最薄弱處萌生裂紋，使型腔碎裂；④化學腐蝕、機械磨損、沖刷侵蝕、熔損侵蝕造成的模具侵蝕；⑤受到鎖模、插芯壓力和充填壓力作用使模具產生的塑性變形。這些模具失效缺陷出現的原因是復雜多樣的，下邊從實際應用方面探討一些提高壓鑄模具壽命的具體措施。
