压力铸造(简称压铸)具有生产效率高、生产流程短、 铸件光洁 度和强度较高、 加工余量少、 节约金属材料等工艺特点。我国近年 来压铸行业发展迅速,总产量增长明显,已经是名符其实的压铸大 国。模具、 压铸机和压铸材料是压铸生产的三大要素。只有优质的模 具才能稳定、 高效生产出质量好的铸件。压铸模具的工作环境十分 恶劣:型腔在压铸生产过程中,直接与高温、 高压、 高速的金属液相 接触,受到金属液的直接冲刷,容易磨损、 高温氧化和各种腐蚀;高 效率的生产使模具温度周期性的剧烈升高和降低,工作表面易产生 热疲劳裂纹;金属被强制变形时,与型腔表面摩擦,易磨损模具并降 低其硬度。模具造价成本高、 制作周期长、 修复难,在使用寿命上也 显得尤为重要。因此,对影响模具性能和使用寿命的因素研究有利 于提高铸件质量和降低由于模具提前报废导致的经济损失。一般来 说,影响压铸模性能和使用寿命的因素包括模具材料、 模具设计与 制造、 表面处理技术和模具具体使用情况。
压铸模是种非常昂贵的特殊的精密机械，要求模具维修工不但有精湛的技术，精细的作风，还要有认真负责的精神。模具维修工应熟知压铸模具技术标准如下：
2、参照与模具一起送修的最后一个压铸产品，仔细检查模具存在的问题。有无拉伤、粘模、压蹋、掉肉，有无小型芯弯曲或折断，有无活动型芯插入定位不准，有无断推杆或推杆长度发生变化，有无镶块定位不准，有无紧固螺栓松动等。根据损坏情况，确定修理或更换。
3、对导致铸件轻微拉伤的型腔塌陷、裂纹、掉块等，可以局部焊补修理，焊补修理应严格按焊补工艺操作，否则将损失很多模具寿命。较小成型零件发生以上故障更加严重或模具损坏。
4、较大成型零件成型表面严重塌陷、裂纹、掉块等，可以局部焊补修理，焊补修理应严格按焊补工艺操作，否则将损失很多模具寿命。较小成型零件发生以上故障更加严重或模具损坏。
5、对滑动部位如抽芯机构、导向装置等，应进行彻底清理，仔细检查、维修。用高温润滑脂重新润滑后装配。
6、如果有液压抽芯，液压部分与模具同时维修。液压部分维修特别注意清洁，防止污染，否则将会污染整个压铸机液压系统。
7、当模具在生产工程中出现故障或受到损伤时，应按具体情况确定修理方案。必要时按上述全面维修。
8、完成维修保养的模具，将成型表面、分型面、安装面做防锈处理，合拢、定模，按模具在机器上的安装方向，放在垫板上。模具附件与模具放在一起。
压铸模具的性能和使用寿命与模具的材质紧密相关。好的压铸 模具制造材料一般有以下特点:良好的切削性和锻造性;高的耐磨、 耐蚀性能;在高温下高强度、 高红硬性、 抗高温氧化性、 抗冲击韧度 和回火稳定性;良好的导热性和抗疲劳性;热膨胀系数小;较小热处 理变形率和好的淬透性。
我国过去普遍使用3Cr2W8V热作模具钢,压铸模寿命为5万模 次左右。90年代引进H13热作模具钢,所生产的压铸模使用寿命可 达15～20万模次,是目前广泛应用的压铸模材料。3Cr2W8V热作模 具钢有较高的强度和硬度、 耐冷热疲劳性良好,且有较好的淬透性, 但是韧性和塑性较差,使用寿命不长,且合金度高,成本高。H13在中 温(～600℃)下的综合性能好,淬透性高(在空气中即能淬硬),热处理 变形率较低,其性能及使用寿命高于3Cr2W8V。
压铸模具的选材,除了依据浇铸金属的温度和浇铸金属的种 类,还应考虑压铸模的各部件受到浇铸金属的冲击和磨损。温度越 高,材料应具有越高的热疲劳性能和高温性能。磨损较严重的部件 应具有更高的硬度。压铸模具工作条件的日益苛刻,对模具材料的 冶金质量、 性能、 寿命等要求不断提高,特别是材料纯净度、 等向性 要求更高,一些高合金、 高质、 优化的模具材料不断出现,反过来也 促进压铸行业的发展。
合理的模具设计是延长压铸模具使用寿命的重要前提。合理的 壁厚和冷却水道设计能保证模具的强度和热平衡。模具设计中要特 别注意工作中产生应力集中、 有较大磨蚀的部位。选配各零件精度 需合理:间隙过大则导热不佳,导致热疲劳损伤;间隙过小则产生挤 压力和拉应力。在模具制造过程中容易产生内应力,而内应力对模 具使用寿命有很大影响。因此,在制造加工模具过程中应尽量避免 产生和及时消除内应力。如粗加工后及时去应力回火,用电脉冲替 代电火花降低模具表面引张力。
通过对压铸模具可表面进行严谨和合理的技术处理,其性能和 寿命能得到大幅度提高。压铸模具表面处理技术大体可以分为三个 大类:传统热处理工艺改进技术;表面改性技术,如表面激光处理技 术;涂镀技术。
(1)传统热处理工艺改进技术。传统的压铸模具热处理工艺是淬 火-回火,所谓的传统热处理工艺的改进技术是将淬火-回火与先进 的表面处理工艺相结合。如NQN(即碳氮共渗-淬火-碳氮共渗复合 强化),模具表面硬度更高,内部强度增加、 渗层硬度梯度合理、 回火 稳定性和耐蚀性提高,综合性能和使用寿命大幅提高。
(2)表面改性技术。表面改性技术指的是利用物理或者化学方法 将模具表层性能改变,一般来说有两种:表面热、 扩、 渗技术和表面 激光处理技术。
表面热、 扩、 渗技术包括渗碳、 渗氮、 渗硼以及碳氮共渗、 硫碳氮 共渗等。渗碳有助于强化模具表面硬度。渗碳工艺方法有固体粉末 渗碳、 气体渗碳、 以及真空渗碳、 离子渗碳。真空渗碳和离子渗碳渗 速快、 渗层均匀、 碳浓度梯度平缓以及工件变形小。渗氮工艺简便, 模具氮化层硬度高、 耐磨磨性好,有较好的抗粘模性能。渗硼提升表 面性能最明显,模具硬度、 耐磨性、 耐腐蚀性和抗粘连性明显提高, 但是工艺条件苛刻。
激光处理模具表面是近三十年兴起的技术,以两种方式来提升 模具表面性能。一种是激光融化模具表面成型,之后再与渗碳、 渗 氮、 镀层等工艺相结合。另一种方法是将激光处理表面技术与一些 物理性质较好的金属辅料相结合,使其融入压铸模具表面。
(3)涂镀技术。涂镀技术就是在表面涂上镀层的方式为模具穿上 一层防护衣,比如聚四氟乙烯复合镀,主要目的是增强模具的耐磨 性、 耐腐性和抗冷热的能力。
选择合理的压铸工艺和维护保养对模具的使用寿命至关重要。很大部分模具的损伤都是没有正确使用和缺少科学保养造成的。首 先,要对模具的温度控制特别注意,在生产前对模具进行预热,生产 中保持适当的温度范围,防止型腔内外层温度梯度过大引起的表面 裂纹甚至开裂。其次,选用优质压铸脱模剂,其厚度适中,薄厚均匀 涂覆模具型面,对保护模具材料起到重要作用。最后,为了减少热应 力积累,避免压铸模具开裂,需定期采用回火等技术消除热应力。
压铸模具材料、 模具设计和制造、 模具表面处理技术和模具使 用综合影响模具的性能和使用寿命。综合这些因素并采取有效措 施,可以有效提升压铸模具的性能,延长压铸模具使用寿命。