压铸模具失效形式和提高寿命的方法
铝合金压铸模具失效分析及寿命提高措施
铝合金压铸模具失效分析及寿命提高措施摘要：各类工业技术的高速发展带动着压铸技术得到了相对广泛的应用，其中最具有代表性的便是铝合金压铸模具。
而从具体工作展开与推进上来看，铝合金压铸模具会受到材料、压铸方式以及外界因素的综合影响，出现压铸失效的情况造成材料的过度浪费。
由此，要对铝合金压铸模具失效的情况进行分析，寻找提高使用寿命的各类方式。
关键词：铝合金；压铸技术；模具；使用寿命引言压铸技术自诞生以来，常常被用在高强度、公差小且精准度高的各类合金生产当中，其中又以铝合金压铸最具代表性，在汽车制造行业有着较广的应用范围。
在近几年间，社会对铝合金压铸模具的整体需求量呈现出逐步上涨的趋势，对铝合金压铸成效的要求也相对较高，需要相关工作者明确生产当中可能会出现模具失效各类情况，延长模具本身的使用寿命，带动国内铝合金压铸技术的全面发展。
一、铝合金压铸模具的常见失效形式（一）热裂在对金属类材料展开现代化的加工时，往往需要对金属材料采取高温加工的方式，提高金属材料可塑性的同时，优化后期压铸成效。
在高温加工当中，热裂属于一类相对常见的问题，也是压铸模具技术在应用当中出现概率最高的失效情况。
从各项数据上来看，超过八成的压铸模具失效，都是受到模具钢在应用当中出现热疲劳抗力下降以及高温环境下稳定能力较弱而诱发的。
金属类材料基本都存在有疲劳度极限，而模具钢在应用过程中会长时间处在高温环境下，进而在热疲劳上会出现逐步下降的情况，持续高温软化与冷却工作，会是的金属材料在这一过程中慢慢丧失优质的变形抗力，此时金属材料的应变力会持续上升到金属疲劳度的峰值。
铝合金压铸模具在生产当中所受到的热应力会呈现出周期性的变化，而材料表面此时也会因外力作用而出现塑性压应变以及弹性拉应变，随着变形次数的增加，材料表面的氧化膜会出现破损问题，以此来释放剩余的应力。
如果所释放的剩余应力已经超过材料本身的承受能力，则会在模具材料上出现热裂问题。
需要注意的是，热裂纹在形成方面，往往会集中在模具的型腔位置以及热应力相对集中的位置，在出现热裂现象后，模具所受到的应力会表现出二次分布的情况，使得热裂范围逐步增加。
压铸模具失效形式以及如何提高寿命
压铸铝合金零件失效分析摘要：本文结合工厂地压铸模具地实际失效情况，总结分析了压铸模地主要失效形式，系统地提出了分析压铸模具失效地方法和手段.从工程实用地角度提出了避免早期失效、提高模具寿命地方法.压铸是一种节能、低价、高效地金属成形方式.压铸件具有尺寸精度高,表面光洁，强度和硬度高地特点，一般不需要机械加工或稍经加工便可使用，适合批量生产.但是在使用过程中，由于各种原因压铸模容易失效.关键字：压铸模具失效提高寿命1 压铸模具常见失效形式下面结合工厂实际情况分析了压铸模具地失效形式和失效机理.1.1 热裂热裂是模具最常见地失效形式，如图1所示.热裂纹通常形成于模具型腔表面或内部热应力集中处，当裂纹形成后，应力重新分布，裂纹发展到一定长度时，由于塑性应变而产生应力松弛使裂纹停止扩展.随着循环次数地增加，裂纹尖端附近出现一些小孔洞并逐渐形成微裂纹,与开始形成地主裂纹合并，裂纹继续扩展，最后裂纹间相互连接而导致模具失效.b5E2RGbCAP1.2整体脆断整体脆断是由于偶然地机械过载或热过载导致模具灾难性断裂.材料地塑韧性是与此现象相对应地最重要地力学性能.材料中有严重缺陷或操作不当，会引起整体脆断，如图2所示.P^anqFDPw1.3侵蚀或冲刷这是由于机械和化学腐蚀综合作用地结果，熔融铝合金高速射入型腔,造成型腔表面地机械磨蚀.同时,金属铝与模具材料生成脆性地铁铝化合物，成为热裂纹新地萌生源.此外,铝充填到裂纹之中与裂纹壁产生机械作用，并与热应力叠加，加剧裂纹尖端地拉应力，从而加快了裂纹地扩展.提高材料地高温强度和化学稳定性有利于增强材料地抗腐蚀能力.DXDiTa9E3d2压铸模具常见失效分析方法为了延长模具地使用寿命，节约成本,提高生产效率，就必须研究模具地失效形式和导致模具失效地原因以及模具失效地内部机理.由于压铸模具失效地原因比较复杂，要从模具地设计、材料选择、工作状态等很多方面来进行分析.图3为压铸模具常见失效分析图.RTCrpUDGiT图3压铸模具常见失效分析方法2.1裂纹地表面形状及裂纹扩展形貌分析失效模具型腔表面主要是冲蚀坑，大小比较均匀，冒口所对部位有明显地冲蚀坑外，表面明显具有一定方向地划痕，划痕上分布有大小不等地铝合金块状物.由于正对浇口部位直接受金属液地冲刷，该部位具有明显地冲刷犁沟，同时可观察到划痕间有裂纹.裂纹从裂纹源出发,并向西周扩展.裂纹内有大量地夹杂物，裂纹边缘有二次裂纹由于模具使用时间短，一般部位表面主要是冲蚀坑和焊合，而浇口所对部位主要为液态金属冲刷形成地犁沟和热疲劳裂纹.5PCzVD7HxA 由于高温液态金属地冲刷，模具型腔表面首先冲击坑及犁沟，模具地表面变得凸凹不平，造成局部应力远远大于名义应力，产生应力集中地现象，这些部位是裂纹产生地危险部位•另外,分布在模具型腔表面地夹杂物，如氧化物、硫化物等，在热循环过程中与基体脱离，直接成为热疲劳裂纹• 一方面夹杂物同集体地弹性模量不同，当热应力及机械力作用时，在其周围形成应力集中。
如何提高压铸模的使用寿命
在加工过程中， 较厚的模板不能用叠加的方法 模具在试 模后 ， 无论试模合格与否 ， 均应在曲变形量减少 倍 ８％，叠层只能起叠加作用。厚度与单板相同的 ２ ５ 块板弯曲变形量是单板的 ４ 另外在加工冷却水 倍。 道时 ， 两面加工中应特别注意保证同心度。如果头 部拐角 ， 又不相互同心 ， 那么在使用过程中， 连接的 拐角处就会开裂。冷却系统的表面应 当 光滑 ， 最好
不留机加工痕迹。
具使用 ５００ ００ 模次后，可每２ｏ０ ｏｏ ５ｏ ｏ０ 模次进
电火花加工在模具型腔加工中应用越来越广 行—次保养。采用 匕 述方法， 可明显减缓由于热应 泛， 但加工后的型腔表面留有淬硬层。这是由于加 力导致龟裂的 产生速度和时间。 工中， 模具表面 自 行渗碳淬火造成的。淬硬层厚度 在冲蚀和龟裂较严重的情况下 ， 可对模具表面 由加工时电流强度和频率决定， 粗加工时较深 ， 精 进行渗氮处理 ，以提高模具表面的硬度和耐磨性。 加工时较浅。 无论深浅， 模具表面均有极大应力。 若 但渗氮基体的硬度应在 ３－ ３ Ｒ ，低于 ３ Ｈ Ｃ ５４Ｈ Ｃ ５ Ｒ 不清除淬硬层或消除应力 ， 在使用过程 中， 模具表 时氮化层不能牢 固与基体结合。 使用—段时间后会 面就会产生龟裂、 点蚀和开裂。消除淬硬层或去应 大片脱落 ： ４ Ｈ Ｃ则易引起型腔表面凸起部 高于 ３ Ｒ ． 力可用 ： ①用油石或研磨去除淬硬层； ②在不降低 位的断裂。渗氮时， 渗氮层厚度不应超过 ０５ ｍ ．ｍ 。 １ 硬度的情况下 ， 低于回火温度下去应力 ， 这样可大 幅度降低模腔表面应力。 ３热 处理 模具在使用过程中 应严格控制铸造工艺流程。 在工艺许可范围内，尽量降低铝液的浇铸温度， 压 射速度 ， 提高模具预热温度。铝压铸模的预热温度 由 １０１Ｏ ０－３℃提高至 １０２０ ，模具寿命可大幅 ８ ０￣ － Ｃ 度提高。 焊接修复是摸具修复中一种常用手段。 在焊接 前， 应先掌握所焊模具钢型号 ， 用机械加工或磨削 消除表面缺陷，焊接表面必须是干净和经烘干的。 所用焊条应同模具钢成分一致 ， 也必须是干净和经 烘干的。模具与焊条一起预热 １ 为 ４ ００ 待表 ３ ５ｚ ， 面与心部温度一致后 ， 在保护气下焊接修复。在焊 接过程中， 当温度低于 ２ Ｏ ６℃时， 要重新加热 。焊接 后 ，当模具冷却至手可触摸 ， 再加热至 ４ ５ 按 ７ ℃， ２ ｎｎ 保温 。 ５ｕ ／ ｈ 最后于静止的空气中完全冷却 ， 再进 行型腔的修整和精加工。模具焊后进行加热 回 ， 火 是焊接修复中重要 的一环 ， 即消除焊接应力以及对
压铸模具的失效形式及提高其使用寿命的途径
压铸模具的失效形式及提高其使用寿命的途径近年来压铸生产的迅速发展，为汽车、摩托车的大量零部件提供了一种经济、高效的生产方式。
如何提高压铸模的使用寿命，历来是人们所关心的问题。
压铸模寿命短不但增加产品的成本，而且严重影响生产，成为生产上急待解决的关键问题。
2 压铸压铸模的失效形式2.1 热疲劳裂纹热疲劳裂纹是压铸压铸模最常见的失效形式，占压铸模失效的60％~70％。
由于压铸过程中压铸模反复经受急冷、急热所造成的热应力，导致在压铸模型腔表面或内部热应力集中处逐渐产生微裂纹，其形貌多数呈现网状，又称龟裂，也有呈放射状。
这些在压铸模表面浅层中的微裂纹，一般可以修复掉，如果热疲劳裂纹深入基体内部，修模会导致压铸模尺寸超差，或者由于压铸过程中循环次数的增加，热应力使热疲劳裂纹继续扩展成宏观裂纹，从而导致压铸模的失效。
热疲劳裂纹是热循环应力、拉伸应力和塑性应变共同作用而产生的。
塑性应变促进裂纹的形成，拉伸应力促进裂纹的扩展与延伸。
因此降低温度循环幅、增加压铸模材料强韧性、形成表面压应力，均可推迟或延缓热疲劳裂纹的形成及扩展，从微观分析，热疲劳裂纹往往在晶界碳化物、夹杂物集中区萌生，因此钢质洁净、显微组织均匀的优质热作模具钢有较高的热疲劳抗力。
2.2 整体脆性开裂整体脆性开裂是由于偶然的机械过载或热过载而导致压铸模灾难性断裂。
材料断裂时所达到的应力值一般都远低于材料的理论强度，由于微裂纹的存在，受力后将引起应力集中，使裂纹尖端处的应力比平均应力高得多。
压铸模脆性开裂引起的原因很多，诸如压铸操作失常引起的机械过载、热冲击，压铸模设计不合理产生应力集中等等。
材料的塑韧性是与此现象相对应的最重要的力学性能。
模具钢中夹杂物的减少，韧性将明显提高。
在实际生产中，整体脆断的情况较少发生。
2.3 溶蚀或冲蚀熔融的金属液以高压、高速进入型腔，对压铸模成形零件的表面产生激烈的冲击和冲刷，造成型腔表面的机械冲蚀，高温使压铸模硬度下降，导致型腔软化，产生塑性变形和早期磨损。
提高压铸模具寿命—细节决定成败
提高压铸模具寿命—细节决定成败一胜百模具技术（宁波）有限公司薛慧庆提高压铸模具的寿命，是压铸行业一直的追求。
产品生产者通常要求模具生产者提供寿命保证。
模具生产商通常把模具寿命保证的希望寄托在模具材料上，希望优质的模具材料能解决一切问题！优质的模具材料能解决一切问题吗？答案显然不那么肯定！只有系统地考虑模具设计、制造、服役、维护等各个方面的问题，遵循科学规律，才能真正在保障压铸产品质量的前提下，尽可能地提高压铸模具的寿命。
模具设计通常在模具设计阶段，建议注意以下几点：1：选择合适的R角。
R角开裂在压铸模具早期失效中经常发生，实验证明R角小于1mm时，材料的抗开裂的能力下降（图1），通常在压铸模具中有机械应力和热应力存在，热应力和温度变化和模具使用温度相关。
因此，参考各类模具的使用温度，一般建议锌压铸R角>0.5mm，铝压铸R角>1.0mm，铜压铸R角>1.5mm。
图1 冲击韧性和R角的关系（H13材料，硬度46-47HRC）2：要绝对保证模具的强度和刚度，防止模具使用过程中变形，降低模具寿命，因此，模壁要留有足够的厚度，通常建议：型腔到外表面的距离>50mm；型腔深度与模具厚度的比<1:3；浇口与型腔壁距离>50。
另外，优化模架结构，也非常重要。
在各个设计规范中对模架的设计都有表述，需要提到一点，对于长寿命模具，使用预硬钢(如ASTM 4140、4340(对应GB 42CrMo、40CrNiMoA)，ASSAB 718 )能有效提高模架的抗压塌性能。
3：采用镶件，对于易损坏或强度较少的部分分开成为下镶块，并且对于长寿模具建议推杆孔采用镶套。
4：浇口要远离型腔壁，型芯，镶块。
5：要在型腔面和冷却水道之间留有足够的距离，较短的距离会加大由于温度剧烈变化导致的热应力，过大的距离则没有冷却效果(参见图二)。
水孔壁离型腔一般建议为25mm，浇口处为28mm；角部型腔面距冷却水道的距离>50mm。
提高铝合金压铸模具寿命的措施
提高铝合金压铸模具寿命的措施李超【期刊名称】《金属加工：冷加工》【年(卷),期】2010(000)004【总页数】2页(P56-57)【作者】李超【作者单位】无锡技师学院,江苏214026【正文语种】中文随着汽车工业和通讯业的飞速发展，铝合金铸件的应用也越来越广，毫无疑问压铸模具在其中担任重要的角色。
目前我国的铝合金压铸模具寿命与国外相比相差较大，延长模具寿命对于铝合金压铸行业的发展具有重要的意义，也是压铸同仁们梦寐以求之事。
铝合金压铸模具使用状态是冷热交替进行，即热的液态铝合金铸入模具型腔，凝固冷却、出模，喷涂室温下脱模剂溶液于型腔表面。
模具承受巨大的应力作用，模具镶嵌件极易产生失效破坏，如裂开、表面龟裂、冲蚀等。
下面就从三个方面浅谈如何提高铝合金压铸模具的寿命。
1.合理的模具设计压铸件产品已知，合理的模具设计是延长模具寿命重要前提，在模具设计时要考虑以下几点：（1）模具壁厚要合理合理的壁厚，保证模具镶嵌件和套板有足够的强度和热平衡性。
（2）内浇口位置尽可能避开产品的公差小的尺寸部位热量易集中在内浇口处，且压铸过程液态铝合金充型速度较高，一般为30～100m/s，镶件在内浇口处易开裂、变形和冲蚀。
（3）冷却水道与镶件型腔有足够的距离目前大多数模具采用水冷却，目的是保持模具有良好的热平衡性，避免局部受热不均。
2.模具材料与模具制造模具材料与模具制造是保证模具有较长的寿命关键之一。
模具型腔承受巨大的交变应力作用，要求镶件材料在高温下有好的热韧性，才能经受得冷热交替作用。
（1）模具材料模具套板多采用45钢且调质处理。
镶件的材料要求较高，产品产量小于3万套，镶件可选用一般国产H13或是3Cr2W8V即可，比较经济；产量在3万～7万套，可选用日本牌号SKD61、DH31-S，价格中等；对于产量高于7万套，最好选用品质较高的热模钢，如瑞典一胜百8407、DIEVAR和德国葛利兹2344 supper等。
当然上面谈到压铸模数也不是绝对的，在同等的模具和压铸工艺条件下，如大型、结构复杂的模具寿命自然会低很多，小型结构简单的模具寿命自然会高很多。
探讨提高压铸模具寿命的具体措施
探讨提高压铸模具寿命的具体措施探讨提高压铸模具寿命的具体措施（一）在这里谈谈压铸模失效的形式和原因，从模具材料、热处理、设计、制造加工，从压铸工艺、生产操作、模具使用维护等多方面，探讨影响模具寿命的因素和具体的对策措施。
致使压铸模失效的主要形式是：①热胀冷缩的交变应力，长期频繁的反复循环，在模具表面出现热疲劳龟裂裂纹；②由于热应力及机械应力引起的模具整体开裂、破损；③在压射力和热应力的作用下，模具会在强度最薄弱处萌生裂纹，使型腔碎裂；④化学腐蚀、机械磨损、冲刷侵蚀、熔损侵蚀造成的模具侵蚀；⑤受到锁模、插芯压力和充填压力作用使模具产生的塑性变形。
这些模具失效缺陷出现的原因是复杂多样的，下边从实际应用方面探讨一些提高压铸模具寿命的具体措施。
探讨提高压铸模具寿命的具体措施（二）1. 选用压铸模具材料应注意的事项模具材料要具有良好的切削加工性，易于精加工；有高的热处理淬透性，使淬火后内部和表面的组织和性能均匀，且尺寸变形小；持久的耐高温塑性和耐热疲劳强度，使模具不会过早的出现龟裂；高的高温强度、硬度和高温耐磨损性能，热膨胀系数小，保证模具使用过程中尺寸的稳定性；高的抗液态压铸合金化学侵蚀和机械冲蚀的能力，防止模具粘模和熔损缺肉；具有高的高温耐氧化性，常温耐腐蚀性，不容易发生锈蚀的现象。
为提高冲击韧度，目前常用的H13钢的化学成分纯净度要求：优级钢含硫量要小于0.005%；超级H13钢要求含硫小于0.003%，和含磷小于0.015%。
钢的晶界无共晶碳化物夹杂，大块状的共晶碳化物和杂质强度极小，不能抵抗热疲劳，降低了钢材的延展性，是龟裂发生的起源点。
要使用电渣重熔炉的精炼钢,它不仅纯净度高，还具有组织致密，优良的热疲劳抗力，抗热裂性好,优良的韧性及延展性,优良的抛光性,较好的异向等同性能。
钢材的均一性要求材料的组织要均匀,钢胚具备任意方向机械性能同性,不要有纵、横、深方向的性能差异。
正确选用模具材料，采用高强度合金材料可以提高模具使用寿命。
提高小家电压铸模具使用寿命的措施
提高小家电压铸模具使用寿命的措施摘要：热疲劳失效为小家电压铸模具主要失效模式。
针对失效机理，从模具选材、毛坯锻造和热处理规范等方面采取常规改进措施，同时选用离子渗氮等表面强化工艺，并建立了合理的模具使用维护规范。
综合运用上述措施，明显地提高了压铸模具的使用寿命，取得了良好的效果。
关键词：小家电；压铸模具；失效机理；热处理；表面处理小家电产量大，零配件的种类和数量较多，压铸生产以其较高的生产效率和成型质量成为小家电产业配件的首选生产工艺。
但与国际先进的压铸生产相比，压铸模具的寿命偏低使得生产成本较高【1】。
因此，为提高企业效益，就要寻求提高压铸模具使用寿命的措施。
应用于小家电的压铸模的失效形式，根据生产统计的结果，其失效形式主要是热疲劳（龟裂）。
虽然有时也发生开裂失效，但主要出现在部分大型压铸模具上，所占比例很低【2】。
压铸模具材料质量的提高与改进对其热疲劳寿命的提高影响极大。
铝合金压铸模用的材料，要求具有高的高温强度、回火抗力和热疲劳抗力。
实践证明，采用含铬5%的铬系钢比含钨9%的钨系钢有更好的应用效果，其代表性钢种为4Cr5MoSiV1，即常用的H13。
研究者优先选用瑞典8407，可提高模具的热疲劳性能，使模具寿命从大约6万模次上升到7万模次左右。
采用先进的毛坯锻造工艺有两个目的，一是使碳化物分布均匀，二是形成合理的流线分布，以提高钢材的耐磨性和各向同性以及抗咬合能力。
笔者研究所采用的H13钢热处理包括预处理、淬火和两次回火的工艺，该热处理工艺比较适合公司产品的压铸模具，能够满足H13钢在高温下的机械性能要求，能明显改善材料的综合机械性能。
采用表面强化工艺提高模具表层的强度、耐磨性及耐蚀性，由此提高模具的使用寿命。
离子渗氮法是在模具上应用较多和使用效果较好的一种表面强化方法。
渗氮层可有效提高模具的耐磨性和疲劳强度，并改善零件的耐介质腐蚀能力。
笔者采用了二次渗氮工艺。
这种工艺可以分解容易在服役过程中产生微裂纹的氮化物白亮层，同时使模具表面存在很厚的残余压应力层，确定了渗氮层的较佳厚度为0.2mm左右。
压铸模具失效形式以及如何提高寿命
压铸模具失效形式以及如何提高寿命压铸模具是压铸生产中最重要的零部件之一，它承担着压铸工艺中的成型和冷却功能，是压铸产品质量和产量的关键因素之一。
然而，由于压铸模具在工作过程中受到高温高压的影响，加之工作频次高，很容易出现失效现象。
本文将探讨常见的压铸模具失效形式以及如何提高其寿命。
一、压铸模具失效形式1. 疲劳失效。
由于模具在压铸生产中的高频使用，反复受力反复工作，易产生疲劳失效。
疲劳失效分为低应力疲劳和高应力疲劳，低应力疲劳主要表现为模具表面开裂、裂纹扩展；高应力疲劳主要表现为模具出现断裂现象。
2. 磨损失效。
在模具定向移动过程中，会磨损模具表面，削减模具尺寸精度，造成松动和失效。
磨损失效分为粘着磨损、磨粒磨损、抛光磨损等。
3. 腐蚀失效。
模具在高温高压下与铝合金反应，会导致腐蚀失效。
大量的铝合金氧化物和废气产生，这些氧化物会在模具表面附着、腐蚀，严重影响模具的使用寿命。
4. 热疲劳失效。
在模具与铝合金摩擦过程中，会产生大量的热量，造成热膨胀和收缩，导致热疲劳失效。
热疲劳失效不可逆，一旦发生，模具寿命会大幅缩短。
二、提高压铸模具寿命的方法1. 优化模具设计。
在模具设计阶段，可以采用耐热合金、表面渗碳处理等技术和材料，以提高模具的耐热性、耐腐蚀性和耐磨损性。
2. 加强模具维护。
定期对模具进行清洁和润滑，对磨损严重的模具进行翻新和更新，是提高压铸模具寿命的必要手段。
维护模具还可以准确的检测模具工作情况，及时调整和修复模具。
3. 优化压铸工艺。
优化压铸工艺，可以减少模具的应力和疲劳程度。
通过优化压铸工艺可以选择合适的铝合金材料和合理的工艺参数，具有重要的提高模具使用寿命和生产效率的作用。
4. 加强模具管理。
科学的模具管理，可以提高压铸模具的使用效率和寿命。
包括模具存储、模具抽检、模具保养四个方面。
结论：压铸模具是压铸产品质量的关键环节，模具失效会影响生产效率和生产成本，甚至还会产生质量问题。
因此，提高压铸模具的寿命是非常重要的。
浅谈延长压铸模具寿命
浅谈延长压铸模具寿命文/宁波辉旺铸模实业有限公司/曲道理压铸模具寿命是考量模具质量的重要指标，同时也是影响压铸企业经济效益的重要因素。
因此，提高压铸模具寿命，无论对于压铸模具使用企业的经济利益，还是减少资源浪费的社会效益，都是非常有利的。
对于压铸模具，特别是铝合金压铸模具，由于铝合金熔点较高，压射速度较快，压射压力大，模具寿命相对于注塑、低压铸造等模具要低很多，一般在四万至十几万模次。
因此，如何延长压铸模具寿命更值得我们研究、探讨。
一、影响压铸模具的因素从压铸模具的使用特性来看，模具损坏无法使用主要表现几点：一是模具老化，表面龟裂，影响外观，同时由于龟裂造成零件表面出模拉伤或铸件变形，造成模具无法使用；二是模具开裂，无法使用；三是模具故障频繁如滑块卡死，模具窜铝等造成模具无法使用，或勉强使用压铸效率极低。
而造成压铸模具损坏的主要原因是：压铸模具在使用中，一方面模具受铝液的高速冲击以及高压冲击，压射过程实际上是喷射过程，在压铸过程中一般内浇口速度达到30-70米/秒，而填充压力一般在400-900公斤/平方厘米，冲击的压力和速度都非常大；另一方面，铝液温度较高，压铸模具一直处于热涨冷缩的往复疲劳状态，模具型腔部分温度基本上一直在160度-350度来回变化，模具急冷急热，不停的热涨冷缩。
因此，模具损坏主要的是受冲击、受压、涨缩，造成疲劳，或变形、或表面龟裂、或整体开裂，造成模具损坏。
因此模具延寿应主要从减少冲击速度、压力，降低温度、减少涨缩以及提高抗疲劳强度、提高抗冲击等方面入手。
二、提高压铸模具寿命途径提高压铸模具寿命途径很多，应该主要从四个方面入手：一是模具材料，二是模具设计，三是模具制造，四是模具使用和维护。
（一）模具材料模具材料以及材料的热处理是影响模具寿命的主要因素，模具材料包括型腔材料和套板材料。
1.型腔材料型腔材料以及热处理是影响模具寿命的主要直接因素，前面讲到模具损坏在型腔上主要表现为两种形式，一是开裂，二是表面龟裂。
铝合金压铸模具失效分析及寿命提高措施
- 63 -工 业 技 术０ 引言众所周知，目前的模具加工技术包括冲压模技术、塑料模技术及压铸模技术３类，而压铸模技术是后起之秀，在现代社会的发展中，其作用越来越突出。
随着工业化程度的不断提高，压铸技术在诸多领域得到了广泛应用，压铸零件更是遍布各个行业，例如在仪器仪表、汽车制造及电子设施设备中。
不同于切削及焊接工艺，压铸工艺在企业加工过程中有着较高的生产效率，这也大大提高了企业的经济利益，而这就要求提高模具的质量，保证模具的使用寿命。
因此，对铝合金压铸模具失效进行研究至关重要，这也是目前国内外为了促进模具技术发展而进行的一个热门研究课题。
通过对铝压铸模的加工及热处理工艺进行分析，以得到提高压铸模使用寿命的措施，这在具体的生产实践中具有深远的意义。
１ 铝合金压铸模具失效背景铝合金压铸的加工工艺过程包括下料、锻造、球化退火、铣削加工、淬火、粗磨、精磨、电火花成形加工及研磨抛光。
采用H13钢材料，通过高温淬火以及回火处理，可以使H13钢材料的硬度达到46HRC 至49 HRC，这使得模具的耐磨性、抗疲劳性以及耐蚀性得到了很大程度的提高。
模具的预热温度一般设置在200℃，对铝合金进行浇筑的温度通常可以达到670℃，慢压射的距离设置为0.35 m，慢压射的速度设置为0.3 m/s，压射的距离设置为0.070 m，快压射的速度设置为3.0 m/s，经过反复使用模具达3 000次后，模具型腔表面会有裂纹产生，但数量不多，模具底部出现冲蚀情况，假如再多次使用，模具型腔表面的裂纹难免增多，导致模具外观质量受损。
图1（a）为某失效压铸模具的型芯结构图，图1（b）则展示了此失效压铸模具具体的型腔结构。
２ 铝合金压铸模具失效原因分析以上对铝合金压铸模具失效背景进行了介绍，下面对其失效的成因做具体分析。
首先对该失效模具进行取样观察，获得了该失效模具裂纹处的金相组织图，该金相组织灰白条纹间隔分布，其中，灰色条纹区域主要成分为回火马氏体，而白色条纹区域主要成分为残留奥氏体，说明有一定量的碳化物析出，组织中的非金属物质含量较多。
提升模具加工质量来提高压铸模的使用寿命有什么方法？
提升模具加工质量来提高压铸模的使用寿命有什么方法？模具失效是指模具工作部分发生严重磨损或损坏而不能用一般修复方法使其重新使用的现象。
模具的失效分偶然失效（因设计错误、使用不当引起模具的过早破坏）和工作失效（因正常破损而结束模具使用寿命）两类。
压铸模的失效形式主要有侵蚀、磨损、变形、冷热疲劳和开裂五种。
锌合金的浇注温度很低，压铸模的失效形式主要是侵蚀和磨损；铝合金、铜合金压铸模的失效形式主要是热疲劳，但侵蚀，也不能忽视。
铝合金压铸模，特别是大型压铸模有时出现开裂。
压铸模的型腔表面，除受到高压高速熔融合金的冲刷外，还吸，收熔融合金在凝固过程中释放的热量，使表面层的温度剧烈上升，与其内部产生很大的温差，表面层产生压应力。
当开模后，型腔表面与空气接触，受到压缩空气和涂料的激冷而产生拉应力。
于是，型腔表面层受到交变应力作用，超过模具材料的疲劳极限时，产生塑性变形，在晶界处产生裂纹，这种失效称为热疲劳失效。
另外，熔融合金中含有氢、氧等活性气体，使模具表面被氢化、氧化。
又由于摩擦和液压冲击产生的热冲蚀磨损，加剧了热应力状态，从而产生黏附。
推出铸件时，模具受到机械载荷的作用，都会导致模具的失效。
总之，模具失效的主要原因有以下三点：①热交变应力引起的热疲劳。
②熔融合金对模具材料的化学—物理作用。
③压铸件脱模时，模具产生的局部应力。
影响压铸模使用寿命的主要原因有：模具的工作和设备条件，使用过程中的维护和保养，压铸件的材质、壁厚、尺寸和形状的影响，以及模具的材质、模具设计与制造工艺和质量等。
提高模具的使用寿命，应从以下几个方面加以考虑：①采用先进合理的毛坯锻造工艺，使碳化物分布均匀，形成合理的金属流线，提高耐磨性和各向同性以及抗胶合能力。
②严格控制机加工质量，特别是模具工作零件的磨削加工对模具使用寿命的影响最大，主要表现在磨削时工件表面出现的磨削应力和磨削裂纹、磨削热降低了零件的耐疲劳（热疲劳和冷疲劳）能力及耐蚀能力。
如何提高压铸模的使用寿命
百
ｄ ｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｉｎ ｖ ｔ ｎ Ｈｅ ａ ｄ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｎ ｏ ａ ｉ ｒ ｌ ｏ
工 业 技 术
如何提 高压铸模 的使 用寿命
石 峰 （ 哈尔滨松 江电机有 限公司 黑龙江哈尔滨 １ ０ ４ ） ０ ６ ５ 摘 要 ： 铸模 由于生产 周期 长 、投 资大 、制造精度 高， 压 故造价较 高 ， 因此希 望模 具有较 高的使 用寿命 。但 由于材料 ．机械加 工等一 系列 内外 因素的 影响 ， 导致 模具过早 失效而报废 ， 成极大的浪 费。 遣 关键 词： 压铸模 检 查 中图分类号 ： Ｂ Ｔ ４ ７ 文献标 识码 ： Ａ 文章编号 ； ６ ４ ０ ８ （ ０ ８ １ （ ） ０ ８ — １ １ ７ － ９ Ｘ ２ ０ ） ｏ ｂ一 ０ ０ ０
顶件时 ， 型腔表 面承受极大的压应 力。数千次 迹 。 电 火花加 工在模 具型 腔加工 中应 用越来 的压铸后 ， 模具表 面便产生 龟裂等缺 陷。 但加 工后 的型腔表面 留有淬硬 层。这 由此 可 知 ， 铸 使 用 条 件 属 急 热 急 冷 。 越 广泛 ， 压 模具 表面 自行渗 碳淬 火 造成 模具材料应选用冷热疲劳抗 力、断裂韧性 、热 是 由于加 工 中 ， 稳定性 高的热作模具 钢 。Ｈｌ （Ｃｒ Ｍｏ Ｓ ） 的 。淬 硬层 厚度 由加 工时 电流 强度和频 率决 ３４ ５ Ｖ１ ｉ 粗加工时较 深 ， 精加工时较浅 。无论深浅 ， 是 目前应用较 广泛 的材料 ， 介绍 ， 据 国外 ８ ％ 定 ， ０ 的型 腔 均 采 用 Ｈ１ 现 在 国 内仍 大 量 使 用 模具表 面均 有极大 应力 。若不 清除淬 硬层或 ３， ３ ｒＷ８ 但 ３ ｒｗ８ Ｃ ２ Ｖ， Ｃ ２ ＶＴ一艺性 能 不 好 ， 热 消除应 力 ， 导 在使用过 程 中， 模具 表面就 会产生 性很 差 ， 膨胀 系数高 ， 线 工作 中产生 很大热 应 龟裂 、点蚀 和开裂 。消除 淬硬 层或去 应力可 ①用油石 或研 磨去除淬 硬 层 ； ②在 不降 低 力， 导致模 具产生 龟裂甚 至破 裂 ， 且加热 时 用 ： 并 低 这 易脱碳 ， 降低模具 抗磨 损性能 ， 因此 属于淘 汰 硬度 的情况 下 ， 于 回火 温度 下去应 力 ， 样 钢种 。马 氏体时 效钢适 用于耐 热裂而 对耐磨 可大幅度 降低模腔表面应 力。 模具 在使 用过程 中应 严格控 制铸 造工 艺 性 和耐蚀性 要求 不高的 模具 。钨钼 等耐热 合 尽量 降低铝液的浇 金仅 限于热 裂和腐蚀较严重 的小 型镶块 ， 虽然 流程 。在 工艺许 可范围内 ， 压 提高 模具预 热温 度。铝 压 这些 合金即脆又有缺 口敏感性 ， 但其 优点是有 铸温 度 ， 射速 度 ， ０ ～ｌ ０Ｃ提高 至 ｌ ０～ ８ 良好 的导 热性 ， 对需要 冷却而又不能设置水道 铸模 的预热 温度 由 １ ０ ３ ￣ ０ ｔ， 的厚压铸件 压铸模有 良好 的适应性 。 因此， 在 ２ ０ ７ 模具寿命可 大幅度提高 。 焊 接修 复 是 模具 修 复中 一种 常 用手 段 。 合理 的热处理与生产管理下 ， ３ Ｈｌ 仍具 有满意 在焊 接前 ， 应先掌握 所焊 模具钢 型号 ， 用机 械 的使 用性能 。 焊 制造压铸模的材料 ， 无论从哪一方面都应 加工或磨 削消除表面缺陷 ， 接表面必须是干 符合设计要 求 ， 保证压铸 模在其正常的使用 条 净和 经烘干 的 。所用焊 条应 同模具钢 成分一 也 件下达 到设计使用寿命 。因此 ， 在投 入生产 之 致 ， 必须是干净和经烘干 的。模具与焊 条一 Ｈ１ ５ ℃） 待表面 与心部 温度一 前， 应对 材料进 行一 系列检 查 ， 以防带缺 陷材 起预 热（ ３为 ４ ０ ， 在保 护气 下焊接 修复 。在焊接过 程 中 ， 料 造成模具 早期 报废和 加工 费用的浪 费 。常 致后 ， ６ ￣ 要重新加热 。焊接后 ， Ｃ 当 用检 查手 段有宏观 腐蚀检查 、 金相检查 、 超声 当温度低干 ２ ０ 时 ， 模 具 冷 却 至 手可 触摸 ， 加 热 至 ４ ５℃ ， 再 ７ 按 波检 查。 ５ ｈ保 温。最 后于静 止的空 气中完全 冷 宏观 腐 蚀 检 查 。主 要 检 查 材 料 的 多 孔 ２ ｍｍ／ 再进 行型腔的修整和精加 工。模具焊后进 性 、偏柝、龟裂 、裂纹、非金属夹杂 以及表面 却 ， 的锤 裂 、接缝 。 行加 热 回火 ， 是焊 接修 复中重 要的一 环 ， 即消 金相检 查。主 要检 查材料 晶界 上碳化 物 除焊 接应 力以及对 焊接时 被加 热淬火 的焊 层 的偏析 、分布状 态 、晶料度 以及 晶粒间夹 杂 下面 的薄 层进行 回火。 模具 使用一段时间后 ， 由于压射速 度过 高 等。 型腔和型芯上 会有沉积物 。这 超声波 检查 。主要 检查材 料 内部的缺 陷 和长时 间使用 ， 和大 小。 些沉 积物是 由脱 模剂 、冷却液 的杂 质和少 量 压铸 金属在 高温 高压下 结合而 成 。这些沉 积 并与 很 ２ 压铸模 的加工 、使 用 、维修 和保养 物相 当硬 ， 型芯和 型腔表 面粘附 牢 固， 不能用喷灯加热 清 模具设 计手册 中 已详细 介绍 了压铸模 设 难清除 。在清除沉积物时 ， 这 计中应注 意的 问题 ， 在确 定压射 速度时 ， 但 最 除 ， 可能导致模具表面 局部 热点或脱碳点 的 从而 成为热裂的发源地 。应采用研磨 或 大速 度应不超过 ｔ ０ Ｓ ０ ｍ／ 。速度 太高 ， 使模 产生 ， 促 但不 得伤及 其它型 面 ， 成尺 寸变 造 具腐蚀及型腔和型芯上沉 积物增多 ； 但过 低易 机械 去除 ，
第10章压铸模的失效形式和提高压铸模寿命的措施.
• 归纳起来，导致压铸模失效的主要原因有三种： 1）在每次压铸作业过程中，因热交换面引起的热-机械交变 应力而使模具失效。 2）压铸作业时，金属液对模具材料的化学-物理作用而使模 具失效。 3）在脱模时所产生的局部应力使模具失效。
§2 提高压铸模寿命的措施
• 影响压铸模寿命的因素很多。
• 内部因素
本章 完
人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。
第十章 压铸模的失效形式和提高压 铸模寿命的措施
§1 压铸模的失效形式
• 压铸模的失效形式主要有：侵蚀，热疲劳，磨损，变形， 开裂。
• 锌合金的熔化温度较低，其压铸模的失效形式主要是：侵 蚀，磨损。
• 铝合金和铜合金的熔化温度较高，其压铸模的失效形式主 要是：热疲劳（龟裂）。
• 金属液填充型腔时，型腔表层首先达到高温面膨胀，但内 层模温较低，相对的膨胀较小，使表面层产生压应力。当 开模后型腔表面与空气接触，受到压缩空气及涂料的激冷 面产生拉应力。这种交变应力随着压铸次数的增加面增大， 当它超过模具材料的疲劳极限时，表面层即产生塑性变形， 并在晶界处产生裂纹。这种失效形式称为热疲劳失效。
压铸模的材质，设Leabharlann 制造方案和质量等• 外部因素
压铸模的工作环境
• 采取的措施： 1、精心设计压铸件、压铸模。
2、保证模具的加工质量。 3、采用优质钢材。
4、采用先进的毛坯锻造工艺。 5、采用合理的热处理规范。
提高铸造工艺模具寿命的几点建议
提高铸造工艺模具寿命的几点建议铸造工艺模具作为一种重要的生产工具，在铸造过程中起着至关重要的作用。
然而，由于模具在使用过程中受到复杂的力学、热学和化学环境的影响，其使用寿命往往较短，导致生产效率下降和成本增加。
为了提高铸造工艺模具的寿命，以下是几点建议。
1. 选择合适的材料：模具材料的选择对寿命至关重要。
通常，模具材料应具备高硬度、高强度、高耐磨性和高耐热性等特点。
例如，可选择优质的合金钢和耐高温材料作为模具材料，提高其抗磨损和抗热疲劳性能。
2. 合理设计模具结构：模具的结构设计需要考虑材料受力均匀性和分布情况。
应尽量避免出现应力集中区域，通过优化设计减小应力集中，延长模具寿命。
此外，还可以采用分割结构，便于维修和更换模具零件。
3. 加强模具表面保护：模具表面易受到铸件冲击、磨损和腐蚀等因素的侵蚀，因此需要加强表面保护。
通过表面处理技术如渗碳、氮化、镀层等方式，增强模具的硬度和耐磨性，减少表面磨损和腐蚀。
4. 控制铸造工艺参数：合理控制铸造工艺参数有助于延长模具寿命。
例如，控制铸件温度和冷却速率，避免过高或过低温度对模具造成损伤；控制铸造压力和速度，减少模具受力过大的情况；合理控制铸件的浇注方式，避免金属液体直接冲击模具。
5. 做好模具维护保养：定期对模具进行维护保养是保证寿命的重要措施。
包括对模具进行清洁、润滑、防锈等工作，及时发现并修复模具表面的损伤、裂纹等问题。
同时，建立模具使用记录和保养档案，便于快速判断和处理模具故障。
总之，提高铸造工艺模具的寿命需要从材料选择、结构设计、表面保护、工艺参数控制和维护保养等多个方面综合考虑。
只有全面提升模具的耐磨损、抗热疲劳和抗腐蚀性能，才能有效延长模具的使用寿命，提高生产效率和降低生产成本。
压铸模具的失效分析
压铸模具的失效分析随着铝合金压铸模具技术的日趋成熟，锌、铝、镁合金压铸越来越广泛应用于汽车、摩托车、柴油机、电子设备、家用电器等工业及民用产品配件的生产。
然而，压铸模具的早期失效一直是困扰模具生产和使用者的普遍问题，那么，该如何提高模具的使用寿命呢？一、压铸模具的失效压铸模的使用时急热急冷，条件极为恶劣。
以铝压铸模为例，铝的熔点为580-740℃，使用时，铝液温度控制在650-720℃。
在铝液注射时，型腔表面温度急剧上升，型腔表面承受极大的压应力。
开模顶件、喷涂脱模亮剂时，型腔表面温度急剧下降承受极大的拉应力。
由于交变温度影响模具型面压缩、拉伸的交变应力的反复作用从而使模具金属因热疲劳而产生龟裂缺陷。
开裂是由于模具的短时间的热应力或机械应力过载而引起的模具整体破损。
模具的侵蚀主要分为三种：1、腐蚀：金属熔液与铁互相扩散并形成金间化合物；2、冲蚀：金属熔液在型腔中流动时所产生的热机械磨损；3、粘著：金属熔液附着在模具型腔表面，顶出产品时带走型面表层金属。
而压陷是因为模具强度不足或金属碎屑附着在模具型面，受到锁模力作用使模具产生的塑性变形。
二、影响压铸模具使用寿命的因素1、钢材对模具寿命的影响因压铸模具恶劣的使用环境，所以要求模具钢材必须具有优良的淬透性、良好的抗高温强度、高的耐磨性、好的韧度、好的抗热裂能力和高的耐熔损性能等。
●化学成分压铸模具钢的应用广泛和具有优良的特性主要由钢中的C、Cr、Mo、Si、V 等化学成分决定的。
当然钢中杂质元素必须降低，有资料表明,当Rm在1550MPa 时，材料含硫量由0.03%降到0.003%，会使200℃左右时的冲击韧度提高约1-2倍。
北美压铸学会（NADCA 207-2003）标准就规定:优级(premium)H13钢含硫量小于0.005%,而超级(superior)的应小于0.003%S和0.015%P。
●退火状态均匀的球状珠光体无晶界碳化物●钢材的纯净度杂质是热龟裂发生的起源点杂质无强度，不能抵抗热疲劳、杂质降低钢材的延展性●钢材的均一性钢胚具备近似纵向（锻打延伸方向）、横向机械性质的力学差异各向同性。
提高压铸机模具寿命的维护建议
提高压铸机模具寿命的维护建议压铸机模具是压铸工艺中不可或缺的关键组成部分，其寿命的长短直接影响产品的质量和生产效率。
为了延长压铸机模具的使用寿命，需要采取一系列的维护和管理措施。
本文将为您提供一些建议，帮助您提高压铸机模具的寿命。
1. 建立完善的模具档案管理系统建立模具档案管理系统可以记录模具的使用情况、维修情况以及模具寿命等信息。
这样可以为模具的维修和更换提供参考依据，并及时跟踪模具的寿命状况。
2. 进行定期的模具维护保养定期的模具维护保养是保证模具正常运行和延长使用寿命的重要手段。
在生产过程中，要注意模具的清洁、润滑和防锈处理。
清洁模具可以有效去除油污和氧化物，减少摩擦和磨损；适当的润滑可以减少摩擦力和热膨胀；防锈处理可以避免模具在停用期间受到腐蚀。
3. 控制模具的使用温度和压力模具在使用过程中，温度和压力是两个重要因素。
过高的温度和压力都会导致模具材料的热疲劳和变形，从而缩短模具的寿命。
因此，要合理控制压铸机的工作温度和压力，避免过度负荷使用模具。
4. 避免快速冷却和加热模具的快速冷却和加热都会对模具材料造成较大的热应力，容易引起模具的开裂和变形。
因此，在模具的冷却和加热过程中，要注意控制速度和温度，使模具逐渐升温或降温，以减少热应力的影响。
5. 加强模具的管理和维修模具管理包括模具的标识、分类存放和定期检查等。
及时检查模具，发现问题及时维修，可以避免问题的扩大化和影响生产进程。
对于较大的损坏，可以考虑委托专业的模具维修单位进行维修。
6. 做好模具的防潮措施模具在存放期间容易受潮，导致生锈和腐蚀。
为了防止这种情况的发生，可以在模具表面喷涂一层防锈剂，并保持存放环境相对干燥。
7. 提高压铸工艺的稳定性压铸工艺的稳定性对于模具寿命的延长起着重要作用。
通过优化工艺参数、改善模具结构和提高模具加工精度等措施，可以减少模具的磨损和损伤，提高模具的使用寿命。
综上所述，通过建立完善的模具档案管理系统、定期进行模具的维护保养、合理控制温度和压力、避免快速冷却和加热、加强模具的管理和维修、做好防潮措施以及提高压铸工艺的稳定性等维护建议，可以有效提高压铸机模具的寿命，提高产品的质量和生产效率。
压铸模具的失效形式方法【教程】
压铸模具是压铸生产三大要素之一，结构正确合理的压铸模具是压铸零件生产能否顺利进行的先决条件，并在保证铸件质量方面(下机合格率)起着重要的作用。
由于压铸工艺的特点，正确选用各工艺参数是获得优质铸件的决定因素，而模具又是能够正确选择和调整各工艺参数的前提，模具设计实质上就是对压铸生产中可能出现的各种因素预计的综合反映。
如若模具设计合理，则在实际生产中遇到的问题少，铸件下机合格率高。
反之，压铸模具设计不合理，诸如：压铸零件设计时动定模的包裹力基本相同，而浇注系统大多在定模，且放在压射后冲头不能送料的压铸机上生产，无法正常生产，压铸零件一直粘在定模上。
尽管定模型腔的光洁度打得很光，因型腔较深，仍出现粘在定模上的现象。
所以在模具设计时，必须全面分析铸件的结构，熟悉压铸机的操作过程，要了解压铸机及工艺参数得以调整的可能性，掌握在不同情况下的充填特性，并考虑压铸模具加工的方法、钻眼和固定的形式后，才能设计出切合实际、满足生产要求的模具。
刚开始时已讲过，金属液的充型时间极短，金属液的比压和流速很高，这对压铸模具来说工作条件极其恶劣，再加上激冷激热的交变应力的冲击作用，都对压铸模具的使用寿命有很大影响。
压铸模具的使用寿命通常是指通过精心的设计和制造，在正常使用的条件下，结合良好的维护保养下出现的自然损坏，在不能再修复而报废前，所压铸的模数(包括压铸生产中的废品数)。
二、压铸模具的主要失效形式分析与技术设计实际生产中，压铸模具的失效主要有三种形式：1)热疲劳龟裂损坏失效;2)碎裂失效;3)溶蚀失效。
致使压铸模具失效的因素很多，既有外因(例浇铸温度高低、模具是否经预热、水剂涂料喷涂量的多少、压铸机吨位大小是否匹配、压铸压力过高、内浇口速度过快、冷却水开启未与压铸生产同步、压铸件材料的种类及成分Fe的高低、铸件尺寸形状、壁厚大小、涂料类型等等)。
也有内因(例压铸模具本身材质的冶金质量、坯料的锻制工艺、压铸模具结构设计的合理性、浇注系统设计的合理性、模具机(电加工)加工时产生的内应力、压铸模具的热处理工艺、包括各种配合精度和光洁度要求等)。
压铸模具钢的选用及提高寿命方法
压铸模具钢的选用及提高寿命方法影响压铸模使用寿命的因素许多,除了选择正确工艺及合理操作外,其材料的精确选用也至关重要.本文不但对压铸模合理选材做了阐述,还具体探讨了几种提高其使用寿命的方法. 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很多工业发达国家低,有的甚至只是国外价格的1/3～1/5,因此在国际市场上有肯定的竞争优势. 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，严峻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、延长使用寿命具有非常重要的意义。
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非常恶劣，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，常常与300℃～1000℃的熔融金属接触，不同压铸合金的浇注温度。
且不断地反复加热和冷却，沿截面温度梯度很大。
（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，会产生严峻地磨损。
（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外形简单、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，简单发生变形，甚至开裂。
压铸工艺与模具设计 第10章 压铸模的失效形式
对于截面尺寸很大的压铸模，宜采用镶拼组合结构形式来适应 热处理的要求；
合理选用模具的镶拼组合结构形式，避免锐角、尖劈，以适应 热处理的要求；
在模具易损部位，因受金属液的激烈冲击，容易产生裂纹或塌 陷，设计时宜采用局部镶拼法，以便对损坏部位更换，不致影 响整个型腔或型芯的使用寿命。
压铸件上应尽量避免窄而深的凹穴，以避免模具相应部位出现尖 劈，使散热或排气条件恶化，受到冲击易弯曲、断裂；
压铸件应有合理的脱模斜度，以避免开模抽芯脱模取件时擦伤模 具型壁。
提高压铸模寿命的措施之二
---- 精心设计压铸模
若压铸模设计不合理，在材料和工艺上无论进行何种改进，都 无法提高其寿命；
（3）在脱模时所产生的局部应力使模具失效。
铝合金压铸模的热疲劳失效制约模具寿命
压铸模的寿命与工作温度下的抗拉强度的8次方 成正比，与弹性模量和金属液与模具之间温度 差乘积的8次方成反比；
由此推算出300度下工作的模具寿命是400度时 的10倍；
结论：严格控制工作温度、尽量降低浇注温度 至关重要。
提高压铸模寿命的措施之一
---- 精心设计压铸件
在满足压铸件结构强度条件下，宜采用薄壁结构，这既减轻铸件 质量，又减少模具的热载荷（也必须满足流动、填充的需要）；
压铸件壁厚应均匀，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；
压铸件所有转角处，应有适当的铸造圆角，以避免棱角处产生裂 纹和塌陷（也利于填充）；
如何提高压铸模热疲劳失效的循环数
选择压铸模材料
（1）寻求弹性模量高的模具钢； （2）寻求裂纹敏感性不强的模具钢； （3）热膨胀系数应尽可能地小； （4）导热能力应尽可能地大； （5）在具有较高的持久强度的同时，还具有较高的热交变强度； （6）具有较高的阻尼能力； （7）在交变持久应力作用下，表面敏感性和腐蚀敏感性小。
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压铸模具失效形式和提高寿命的方法
压铸是一种节能、低价、高效的金属成形方式。
压铸件具有尺寸精度高，表面光洁，强度和硬度高的特点，一般不需要机械加工或稍经加工便可使用，适合批量生产。
但是在使用过程中，由于各种原因压铸模容易失效。
1 压铸模具常见失效形式
下面结合工厂实际情况分析了压铸模具的失效形式和失效机理。
1.1热裂
热裂是模具最常见的失效形式，如图1所示。
热裂纹通常形成于模具型腔表面或内部热应力集中处，当裂纹形成后，应力重新分布，裂纹发展到一定长度时，由于塑性应变而产生应力松弛使裂纹停止扩展。
随着循环次数的增加，裂纹尖端附近出现一些小孔洞并逐渐形成微裂纹，与开始形成的主裂纹合并，裂纹继续扩展，最后裂纹间相互连接而导致模具失效。
1.2整体脆断
整体脆断是由于偶然的机械过载或热过载导致模具灾难性断裂。
材料的塑韧性是与此现象相对应的最重要的力学性能。
材料中有严重缺陷或操作不当,会引起整体脆断，如图2所示。
1.3侵蚀或冲刷
这是由于机械和化学腐蚀综合作用的结果,熔融铝合金高速射入型腔,造成型腔表面的机械磨蚀。
同时,金属铝与模具材料生成脆性的铁铝化合物,成为热裂纹新的萌生源。
此外,铝充填到裂纹之中与裂纹壁产生机械作用,并与热应力叠加,加剧裂纹尖端的拉应力,从而加快了裂纹的扩展。
提高材料的高温强度和化学稳定性有利于增强材料的抗腐蚀能力。
2 压铸模具常见失效分析方法
为了延长模具的使用寿命,节约成本,提高生产效率,就必须研究模具的失效形式和导致模具失效的原因以及模具失效的内部机理。
由于压铸模具失效的原因比较复杂,要从模具的设计、材料选择、工作状态等很多方面来进行分析。
图3为压铸模具常见失效分析图。
图3 压铸模具常见失效分析方法
2.1裂纹的表面形状及裂纹扩展形貌分析
失效模具型腔表面主要是冲蚀坑，大小比较均匀，冒口所对部位有明显的冲蚀坑外，表面明显具有一定方向的划痕，划痕上分布有大小不等的铝合金块状物。
由于正对浇口部位直接受金属液的冲刷，该部位具有明显的冲刷犁沟，同时可观察到划痕间有裂纹。
裂纹从裂纹源出发，并向西周扩展。
裂纹内有大量的夹杂物，裂纹边缘有二次裂纹。
由于模具使用时间短，一般部位表面主要是冲蚀坑和焊合，而浇口所对部位主要为液态金属冲刷形成的犁沟和热疲劳裂纹。
由于高温液态金属的冲刷，模具型腔表面首先冲击坑及犁沟，模具的表面变得凸凹不平，造成局部应力远远大于名义应力，产生应力集中的现象，这些部位是裂纹产生的危险部位。
另外，分布在模具型腔表面的夹杂物，如氧化物、硫化物等，在热循环过程中与基体脱离，直接成为热疲劳裂纹。
一方面夹杂物同集体的弹性模量不同，当热应力及机械力作用时，在其周围形成应力集中;另一方面在冷却时夹杂物与基体有不同的热收缩，造成镶嵌应力，两者叠加的结果，在夹杂物周围产生很大的应力场。
应力集中的结果使冲击坑、犁沟及夹杂物成为疲劳裂纹的诱发核心和扩展优取向。
2.2残余应力分析
压铸模具的残余应力较为复杂,主要是在机械加工、电火花加工、热处理及生产过程中热冲击产生的热应力等原因产生。
模具使用一定时间后,模具的表面的残余应力为压应力,裂纹前端无论是平行于裂纹扩展方向还是垂直于裂纹的扩展方向,都受压应力。
型腔表面裂纹前端的残余应力大于裂纹沿深度方向裂纹前端的残余应力,模具的型腔表面温度变化大,产生的热应力的残余应力要大,而且模具投入使用之前的机械加工和热处理过程中模具表面产生的残余应力要大于模具内部。
由于液态金属的冲刷,浇口所对部位的温度要高于一般部位,加上冲击力的作用,浇口所对部位的残余应力大于一般部位.残余应力范围90MPa-420MPa。
模具型腔表面残余应力的存在对裂纹的扩展有一定的影响,残余应力场中的裂纹扩展研究表明,残余应力可以增加裂纹的闭合程度,减缓裂纹的扩展速率.模具型腔表面形成的残余应力的大小及压应力存在的深度对减弱模具热疲劳裂纹的萌生和扩展有一定益处。
模具经过一定时间使用后,模具表面的残余应力为压应力,裂纹前端无论是平行于裂纹扩展方向还是垂直与裂纹扩展方向都受压应力。
所以在模具的使用过程中隔一段时间要进行清洗和维修。
3 提高模具寿命的方法
对压铸模具失效及提高压铸模寿命的研究，无论是从实验方法还是对模具寿命的估算，都没有一个统一的标准，使压铸模具的使用寿命遇到了一个瓶颈，因此提高模具寿命是工程界一个十分艰巨的任务。
3.1精心设计压铸件和压铸模具
模具的局部开裂、型腔表面磨损以及型壁面交界处的裂纹等失效，往往是由于压铸件的工艺设计不合理所造成的。
因此，设计压铸件必须注意以下几点：
(1)在满足压铸件结构强度的条件下，宜采用薄壁结构，这不仅减轻了压铸件的质量，而且也减少了模具的热载荷。
(2)压铸件壁厚应均匀，避免热节，以减少局部热量集中引起模具过早的热疲劳失效。
(3)压铸件所有转角处，应有适当的铸造圆角，以避免在模具相应部位形成棱角，产生裂纹和塌陷。
(4)压铸件上应尽量避免深而窄的凹穴，以避免模具相应部位出现尖劈，使散热条件恶化而产生断裂。
(5)压铸件应该有合理的脱模斜度，以避免开模抽芯取件时擦伤模具型壁。
3.2保证模具的加工质量
模具的加工制造、安装、装配的实际精度对模具的寿命有影响，需要引起重视，其中的磨削加工对模具寿命的影响很大，至少会从三个方面对损坏模具寿命：
(1)砂轮不锋利引起的摩擦使模具表面出现磨销裂纹。
(2)摩擦热使模具表面软化，降低了模具抗热疲劳能力和内腐蚀能力。
(3)表面存在磨销应力，降低了模具的抗热疲劳能力和机械疲劳能力。
3.3选用优质钢材
压铸模具材料质量的提高于改进对其热疲劳寿命的提高影响极大。
其中，气体中杂质的含量高、成分偏析及碳化物的不均匀程度严重，都会降低模具的热疲劳寿命。
钢中的夹杂物往往是萌生裂纹的核心，夹杂物的尺寸大于某一临界尺寸后，疲劳强度随夹杂物颗粒尺寸的加大而下降。
疲劳强度的下降与颗粒尺寸的立方成正比[1][2] 。
(1)采用先进的毛坯锻造工艺
采用先进的毛坯锻造工艺有两个目的，一是使碳化物分布均匀，二是形成合理的流线分布，以提高钢材的耐磨性和各项同性以及抗咬合能力[1] 。
(2)采用合理的热处理规范
作为压铸模具材料必须具有较高的热强度和回火稳定性，这样才有可能获得高的热疲劳抗力和耐磨性。
从压铸工作条件和提高抗热疲劳性能出发，回火温度应尽量提高一些，但必须低于二次硬化温度。
此外，为了使一次回火生成的马氏体充分回火，以及使残余奥氏体马氏体化，还应采取二次回火。
(3)采用表面强化处理
采用表面强化工艺提高模具表面的强度、耐磨性及耐蚀性，可以延长热裂纹萌生的孕育期，防止热裂纹的扩展，由此提高模具的使用寿命。
常见的表面强化处理有：喷丸强化法、压应力冷作撞击法、蒸汽处理法、电火花放电强化法、高频淬火、软氮化、钨镍合金沉积法等[1][2][3] 。
(4)采用良好的操作规程
在操作前预热模具是十分重要的。
不仅可以提高钢的韧性。
同时也可以减少模具断面的温度梯度，以降低模具的热应力。
但预热模具温度不能太高，过高的预热温度则会降低表层的屈服强度，反而会降低模具的使用寿命。
合金的冶炼和保温也都应该严格按操作规范执行，特别是重视精练排气，减少材料内部的裂纹源[3] 。
要进一步提高模具的使用寿命，最重要的就是开发新的钢种并运用;建立全面的质量管理制度，提高职工的综合素质。
4小结
压铸过程中模具的多种失效方式是影响压铸模具使用寿命的因素,本文结合工厂实际情况，通过对压铸模具失效及原因分析,系统地提出了若干改进方法,进而提高模具使用寿命。
本文研究的内容对提高压铸模具的寿命有一定指导作用。