探討提高壓鑄模具壽命的具體措施（之三）

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

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本文曾發表在《特種鑄造及有色合金》雜志的2011年第4期

5.????? 壓鑄模具設計應注意的事項

合理設計鑄件，鑄件要壁厚均勻，不要太薄、太厚，一般厚度為3±1mm 左右為好，棱角過渡要有圓角或斜坡以減小應力集中,可使用筋條結構消除鑄件會形成的熱節。過厚的壓鑄件內部組織晶粒粗大,會形成氣孔、縮松、氧化、內部裂紋,并伴隨有應力源產生,以致其強度和耐用性能會低于加強筋輔助結構形成的產品。

??? 對于模具的易龜裂部位和易損傷部位盡量采取鑲件結構，損壞后便于維修和更換。但成型零件上的鑲拼孔，包括型芯孔至模具的邊緣或附近的另一孔的距離不要過小，并且鑲拼孔的內角要有較大的圓倒角，以免會成為模具早期龜裂的薄弱部位。

??? 提高模具設計剛性，要分析模具型腔各個部位的受力情況。型腔得到的受力有合金液充填時的壓力、脹型力、沖擊力，產品脫模時的拉力、摩擦力，溫度高低變化產生的熱應力，開合模、抽插芯時受到的壓力、拉力、預緊力等。設計時要使模具中各組件、各部位都具有足夠的厚度、寬度，使模具具有足夠的剛性以承受各種應力。還要使這些受力達到適當的平衡（這一點很重要），以防止模具變形、開裂。制造時注意模具的細薄截面、模塊的凹角根部是模具出現斷裂的敏感源，要保證其配合精度，如果模塊配合的預緊力過大，它會把合模力集中到一點上，這是模具出現大面積斷裂的主要因素。

??? 為了較好的預防模具整體出現變形。正確設計模具型腔的受力中心位置，使其盡量靠近壓鑄機的受力中心。動模背后的兩個墊塊要盡量支撐在模具的型腔鑲塊上，不要只支撐在型腔鑲塊外的套板上；動模背后中間的支撐柱或支撐塊的支撐面積要足夠大，否則會使支撐塊的端面，甚至使壓鑄機的模具安裝板面，容易被壓變形而失去支撐的效果。

??? 合理設計模板厚度及其它模具尺寸，模具各模塊及模板的尺寸要足夠大，大小比例也要合理。在使用鋼板時注意，較厚的模板不能用疊加的方法保證其厚度。因為鋼板加厚1倍，彎曲變形量減少85%，疊層只能起疊加作用?？偤穸认嗤?/span>2塊疊加板是單板的彎曲變形量的4倍。所以把動模支承板與動模套板設計為一個整體的動模套板，可以增加模板的剛性。

??? 模具上有凹角的部位容易產生應力集中。產品轉角處盡量要有較大的過渡圓角，讓模具型腔避免出現窄而深的凹角、凹槽。鋁、鎂合金壓鑄模具的型腔轉角應大于R 1 mm，并有較高光潔度，以避免R角處早期開裂。在內澆口附近的產品上，盡量加大圓角半徑，如R 1的倒角比 R 0.2的倒角，R 3的倒角比R 1的倒角，能夠較好的延緩模具早期龜裂裂紋的出現。

合理選取分型面的位置，合理選用鑲塊、活動滑塊組合結構，避免因模塊上出現較銳的尖角而容易出現缺損；并使鑲拼接觸密封面的結合面積要比較,要使滑塊出現退讓時，也不會出現鋁水從密封面竄入到滑塊的導滑槽里；為防止運動卡滯，滑塊的側面使用斜面配合［7］。

正確設計澆注系統，設計內澆口的位置和充填流向時，盡量防止高速充填的鋁水正面噴射沖擊到型壁或型芯。設計內澆口截面大小時，如果選用的壓射充填速度太高，有大量的動能減速后轉變成熱能傳遞到模具上，使模具溫度升高，促使模具出現粘模、龜裂、沖蝕缺陷。壓鑄鋁水的最大充填速度不應超過56m/s，充填速度以≤46m/s為好。設計內澆口的厚度時,在保證產品表面質量的情況下,還是選用厚而大一點的內澆口為好,這樣可以增加流量,又不增加對模具的沖擊力。

要正確選擇各組件的配合公差和表面粗糙度，因模具受熱不均勻和膨脹不均勻，會使配合公差產生變化，會使運動部件失靈而導致模具表面損傷，也會使動、定模套板之間的合模間隙增加，引起飛邊和飛料［7］。為防止飛料，在分型面上，動、定模型腔鑲塊平面應分別比動定模套板平面只能略高，高出量要在0～0.080mm的范圍內，特別要求緊密合模后動、定模套板的間隙要在0.030～0.100 mm 范圍內。在套板上的排氣槽最淺處的深度0.12～0.15mm，它一定要包括合模后動、定模套板的間隙。只有這樣才能防止在套板上出現飛邊、飛料和飛邊粘模。盡量讓套板各部位的分型面與模塊的分型面一致，從模塊到套板一樣平齊，減少分型面的臺階，便于排氣和防止飛邊粘模。

盡量不要在內澆口附近的型腔平面上設置產品的字樣、標記和頂桿。這些都會引起模具過早的龜裂，也會使字樣標記過早的變得不清晰。

充分利用壓鑄合金充填流動的模擬分析功能，預防出現過度沖擊、冷隔、縮松、氣孔等缺陷，分析和平衡模具的冷熱溫度。盡量利用P－Q 2圖，使模具能夠很好的與壓鑄機進行匹配，提高產品的合格率和生產效率，延長模具的使用壽命。

6.????? 壓鑄模具的冷卻和加熱系統的設計

???????? 為了能夠調控模具溫度，防止模具變形和龜裂，一定要給模具設計冷卻、加熱溫控系統。通常在模具模塊的內部開設Φ6～Φ12孔徑的管道，在型芯和模塊中開設Φ3～Φ12孔徑的點冷卻孔，給予通水進行冷卻，通熱油進行加熱。在沒有模溫機的壓鑄廠，與塑料模一樣，也可以使用電加熱管（要控制發熱溫度≤400℃）和測溫儀置入模具，進行自動加熱來預熱模具。

在型腔模塊的背后，選擇出一個有代表性的點，加工出一個Φ6～Φ8的孔，此孔要距離型腔表面在25±5mm，要距離冷卻水或加熱油通道在50mm以上，給孔中插入一個熱電偶連接在壓鑄機的測溫儀器上。就會測量出模具的溫度，并可以依此溫度來調控模具冷卻或加熱的溫度。

合理設計冷卻水管道和加熱油管道的位置、直徑大小和形狀。在模具的橫澆道、分支澆道、產品的內澆口附近,在鑄件厚壁處的型腔、型芯等模具吸收熱量比較多的部位要設計通水冷卻。對鑄件薄壁處的型腔,對遠離內澆口的模具滑塊抽芯，和模具型腔的一些吸收熱量少、散熱快的部位,要設計用通熱油或用電加熱管加熱模具。一般通入的熱油溫度在200～350℃，使模具保持在能夠完全生產出合格產品的較低溫度。

模具的冷卻水通道距離模具表面或模具轉角要有足夠的距離,以避免這些部位的型面出現早期龜裂或開裂。模具冷水通道距型腔表面和分型面的距離應 > 25mm,距橫澆道應>30mm,距模塊的內轉角處型面應>50mm，點冷卻孔距離型芯頭部較小的可以為5～8mm。冷卻水管內孔的表面要光滑，最好不留機加工痕跡以消除裂紋源。從兩面加工水管時應特別注意保證同心度；如果水管孔有拐角，在拐角處要很好的相互慣通；否則，在使用過程中，連接的拐角處就會出現開裂。

模具每個進入的水管接頭要有一個小開關，要能控制冷卻水的流量，以便能靈活調節模具各部位的溫度。冷卻水管道里出現的生銹和集垢，會影響對模具的冷卻效果，要及時清除。模具外接的管道和接頭建議使用銅材和不銹鋼材質，以防生銹后堵塞管道。