压铸模具钢选用及提高寿命方法

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1、压铸模具钢的选用及提高寿命方法　　我国加入WTO后的新形式,模具行业从总体上来看,机遇要大于挑战.这主要是我国模具价格要比许多工业发达国家低,有的甚至只是国外价格的1/3～1/5,因此在国际市场上有一定的竞争优势.　　从资料可知,在全部模具中,其模具用量的次序是塑料模具、冷冲压模、铸造模具、锻造模具等等。但是，由于选材不对、工艺不正确或操作不当，造成低的高温强度与韧度、差的高温耐磨性、低的耐熔融损伤性等，严重影响了模具使用寿命。所以，除了选择正确工艺及合理操作以外，压铸模材料的选用也是重要问题之一，这对提高模具的产品质量、延长使用寿

2、命具有十分重要的意义。　　1工作条件与性能要求　　压铸模是完成压力铸造生产的基本工具,是在高压150MPa～500MPa下将高温1000℃熔融金属压铸成形，加工对象有铅、锌、铝、镁、铜及其它合金等。由于这些金属及合金的熔点不同，对模具性能要求也不完全相同。　　1.1压铸模具的工作条件　　(1)与其他模具相比，压铸模具的工作条件十分恶劣，因不同被压铸的金属，要承受150MPa～500MPa很高压力的作用。　　(2)工作时，经常与300℃～1000℃的熔融金属接触，不同压铸合金的浇注温度见表1。且不断地反复加热和冷却，沿截面温度梯度很大

3、。　　表1不同压铸合金地浇注温度　　(3)模具工作型腔收到150m/s～70m/s高速注入地熔融金属接触时，会产生严重地磨损。　　(4)型腔在液态金属冲刷和浸蚀作用下，易使金属粘着在模具型腔表面上(尤其是铝合金更为突出)，甚至渗入模面或与模面金属发生化学变化而腐蚀模面。　　1.2压铸模其他性能要求　　压力铸造可以铸出形状复杂、精度高、表面粗糙度小并且具有良好地力学性能的零件。所以，压铸模具应具有如下的性能要求：　　(1)较大的高温强度与韧度　　压铸模具受到熔融金属注入时的高温、高压和热应力作用，容易发生变形，甚至开裂。因此，模具材料

4、在工作温度下应具有足够的高温强度与韧度，以及较高的硬度。　　(2)优良的高温耐磨性、抗氧化性与抗回火稳定性　　高温熔融金属高速注入模具和浇铸后脱模时，均产生较大的摩擦作用，为保证模具长期使用，模具在工作温度下应均有较高的耐磨性。大量连续生产的压铸模具，长时间处于一定温度作用下，应持续保持其高硬度，而且应不粘模及不产生氧化皮。因此，模具还应具有良好的抗氧化性与回火稳定性。　　(3)良好的热疲劳性能　　压铸模具表面反复受到高温加热与冷却，不断膨胀、收缩，产生交变热应力。此应力超过模具材料的弹性极限时，就发生反复的塑性变形，引起热疲劳。同

5、事，模具表面长时间受到熔融金属的腐蚀与氧化，也会逐渐产生微细裂纹，大多数情况下，热疲劳是决定压铸模具寿命的最重要因素。　　(4)高的耐熔融损伤性　　随着压铸机的大型化，压铸压力也在增大，已从低压的20～30MPa，提高到高压150～500MPa。高温高压浇铸可产生明显的熔融损伤，模具应对此具有较大的抵抗力。为此，模具材料必须具有较大的高温强度，较小的对熔融金属亲和力，模具表明粗糙度要小，并附有适当的氧化模、氮化层等保护层，而不存在脱碳层。　　(5)淬透性好、热处理变形小　　一般压铸模具的制造方法是将退火状态的模具材料雕刻型腔，然后热

6、处理，得到所需要的硬度，或将模具材料先进行热处理，得到需要的硬度，再雕刻型腔。先雕刻型腔后热处理的制造方法，有高的硬度和强度，不易产生熔损与热疲劳。无论用哪一种方法进行热处理，得到均一的硬度是必要的，所以要求淬透性好，特别是先雕刻型腔后进行热处理，要用热处理变形小的材料，这点对于尺寸大的模具尤为重要。　　(6)较好的被削性与磨削性　　压铸模型腔都经切削加工制成，所以模具材料应具有较好的被削性。必须指出，耐磨性好的材料，其被削性一般较差。许多模具钢就是如此，虽在退火状态，其基体部分还是较硬。再加坚硬的碳化物，一般切削困难。　　为获得较

7、光滑的压铸件，要求模具型腔表面的粗糙度值小，所以对模具材料也应具有较好抛光性能。　　(7)材料内部组织均匀无缺陷　　模具材料的组织应均匀、无缺陷、方向性少、否则不仅影响模具的裂纹、强度、热疲劳性能，而且还影响热处理变形。　　表2列出压铸不同金属对模具硬度要求。　　表2压铸模具硬度　　2压铸模材料的选用原则　　经上述分析及介绍可知，压铸模材料的选用原则是：　　第一能满足被压铸材料工作条件的要求，一般按表3选用。　　表3压铸模具材料的选用　　第二根据被压铸零件的大小来决定模具尺寸，并考虑到生产批量，参见表3。　　第三按钢材的供应条件，应

8、优先采用我国自产，并且冶金质量稳定的钢材。　　第四大、中型精密压铸模具，应选用加工工艺性能好、使用性能可靠和寿命长的钢种。　　3提高模具寿命方法　　随着现代技术的进步，积极推广应用新技术，是进一步提高模具寿命的重要手段。较成熟的提高模