压铸模具的失效分析
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。
铝合金压铸模具失效原因与寿命关系分析
模具型腔或其它部位在使用中产生变形，使得工件表面质量下降或影响压铸正常进行的现象称为变形失效。变形失效又可分为损伤性变形失效和非损伤性变形失效。最常见的损伤性变形失效是模具工作时因粘有工件留下的毛刺、微粒等，在模具表面造成压痕、塌陷，或者由于设计不当，型腔局部温度过高而软化等。非损伤性变形多发生在长效模具上，且尤以发生于模架者为多。可见，模架的组织稳定处理、中间去应力回火等均应受到充分重视。
[2]铝合金压铸模具龟裂失效分析[J].赵建伟.??中国金属通报.?2020（01）
[3]浅谈压铸模结构对铸件质量及模具寿命的影响[J].吴燕华,王宏霞,朱芬芳.??模具制造.?2015（07）
[4]我国中高档压铸模的发展成为产业突破重点[J]. ??模具工业.?2012（10）
[5]浅谈如何提高低压铸模寿命[J].安琳,张响.??铸造技术.?2007（10）
（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。
3.2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2344supper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。
模具失效的主要原因有以下三点
模具失效的主要原因有以下三点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，微信公众号：hcsteel 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。
③采用合理的热处理工艺，保证成形零件具有较高的热强度和回火稳定性，以获得较高的热疲劳抗力和耐磨性。
④采用表面强化工艺可以阻止热裂纹的扩展，提高模具成形零件表面的强度、耐磨性和耐蚀性。
⑤模具的装配应严格按照装配工艺进行，以达到模具图样要求。
压铸模具的常见问题以及处理方案
压铸模具的常见问题以及处理方案1. 模具裂纹压铸模具在制作或使用过程中，可能会出现裂纹现象。
裂纹可能是由于材料选择不当、热处理不充分、加工工艺不合理等原因导致的。
在出现裂纹时，应立即停止使用模具，以免造成更大的损坏。
处理方案：选用合适的材料，如高韧性、高强度、高耐磨性的模具钢；进行充分的热处理，提高模具的强度和韧性；优化加工工艺，避免出现过大的应力集中。
2. 模具磨损压铸模具在使用过程中，由于金属液的冲刷和摩擦，容易导致模具表面的磨损。
磨损可能是由于高温氧化、硬度过低、耐磨性不足等原因导致的。
处理方案：采用高硬度、高耐磨性的模具材料；对易磨损部位进行特殊处理，如增加耐磨涂层；定期检查和维修模具，及时更换磨损严重的部件。
3. 模具堵塞压铸模具在使用过程中，可能会因为金属液中的杂质、涂料残留等原因导致堵塞。
堵塞会影响压铸生产的效率和产品质量。
处理方案：定期清理和清洗模具，保持模具的清洁度；加强原料的质量控制，减少杂质和涂料残留；设计合理的浇注系统，避免出现死角和滞留点。
4. 模具变形压铸模具在使用过程中，可能会因为冷却不均匀、热处理不当等原因导致变形。
变形会影响压铸产品的尺寸精度和外观质量。
处理方案：优化冷却系统，确保模具均匀冷却；进行充分的热处理，提高模具的稳定性和精度；定期检测和修正模具的变形情况，保持模具的精度和形状。
5. 模具脱模不良压铸模具在使用过程中，可能会出现脱模不良的现象。
脱模不良可能是由于模具材质问题、模具设计问题、加工工艺不合理等原因导致的。
处理方案：选用合适的模具材料，如高硬度、高耐磨性的材质；优化模具设计，提高脱模性能；加强加工工艺的控制，保证模具的加工精度和表面光洁度；使用合适的脱模剂，减少粘模现象。
6. 模具热疲劳压铸模具在使用过程中，可能会因为反复的热循环和冷热交替而产生热疲劳裂纹。
热疲劳会影响模具的使用寿命和压铸产品的质量。
处理方案：降低加热温度、延长保温时间，减少热循环的次数；优化冷却系统，提高模具的冷却效率；定期进行热处理，恢复模具的硬度和强度；选择合适的热传导材料，减少热损失。
压铸潜在失效模式及后果分析(PFMEA)
压铸车间
办公室
已制定脱模剂及涂料喷涂工艺，并对职工进行培训
产品内部组织疏松，有气孔
产品不合格
增压力不够
加强抽检
更换背压比例阀，加强生产控制
压铸车间
已订购原设备比例阀，并制定监控措施
压铸件尺寸超差
产品不合格
模具抽芯不能有效到位
巡检抽检
设计制作深度检具
生产部
压铸车间
已使用检具进行检查
清理
去除压铸件表面的飞边和毛刺
潜在失效模式及后果分析(PFMEA)
项目名称： 过程责任部门； 编号：
主机类型： 关 表式代码：
过程功能
要求
缺陷编号
潜在的失效模式
潜在的失效后果
潜在的失效起因/机理
现行过程控制
建议措施
责任和目标完成日期
采取的措施
熔炼
通过加热使金属由固态变为液态，并通过冶金反应去除金属液中的杂质，使其温度和成份达到规定要求的过程和操作。
03
产品表面有磕碰，有锉刀痕
达不到用户要求
工件装夹方法不当，操作人员责任心不强
全数检验
制定该件的清理作业指导书，加强对职工责任心的教育
后加工车间
已制定该件的清理作业指导书，并对职工进行了培训
表面喷丸
用高速旋转的叶轮使不锈钢丸在离心力作用下，抛向压铸件表面，达到理想的表面质量
04
产品表面有色差
产品表面达不到用户要求
01
常规变质剂在高温下产生溶渣，易污染铝水
晶粒粗大
常规变质剂在铝液中有效变质作用较短，易失去变质效果
抽检
采用无公害多功能变质剂
生产部
压铸车间
已采用无公害多功能变质剂并经工艺验证
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。
压铸模损坏分析及预防措施
压铸模损坏分析及预防措施一．模具损坏分析在压铸生产中，模具损坏最常见的形式是裂纹、开裂。
应力是导致模具损坏的主要原因。
热、机械、化学、操作冲击都是产生应力之源，包括有机械应力和热应力，应力产生于：１．在模具加工制造过程中１）毛坯锻造质量问题有些模具只生产了几百件就出现裂纹，而且裂纹发展很快。
有可能是锻造时只保证了外型尺寸，而钢材中的树枝状晶体、夹杂碳化物、缩孔、气泡等疏松缺陷沿加工方法被延伸拉长，形成流线，这种流线对以后的最后的淬火变形、开裂、使用过程中的脆裂、失效倾向影响极大。
２）在车、铣、刨等终加工时产生的切削应力，这种应力可通过中间退火来消除。
３）淬火钢磨削时产生磨削应力，磨削时产生摩擦热，产生软化层、脱碳层，降低了热疲劳强度，容易导致热裂、早期裂纹。
对H13钢在精磨后，可采取加热至510－570℃，以厚度每25mm保温一小时进行消除应力退火。
４）电火花加工产生应力。
模具表面产生一层富集电极元素和电介质元素的白亮层，又硬又脆，这一层本身会有裂纹，有应力。
电火花加工时应采用高的频率，使白亮层减到最小，必须进行抛光方法去除，并进行回火处理，回火在三级回火温度进行。
２．模具处理过程中热处理不当，会导致模具开裂而过早报废，特别是只采用调质，不进行淬火，再进行表面氮化工艺，在压铸几千模次后会出现表面龟裂和开裂。
钢淬火时产生应力，是冷却过程中的热应力与相变时的组织应力叠加的结果，淬火应力是造成变形、开裂的原因，固必须进行回火来消除应力。
３．在压铸生产过程中１）模温模具在生产前应预热到一定的温度，否则当高温金属液充型时产生激冷，导致模具内外层温度梯度增大，形成热应力，使模具表面龟裂，甚至开裂。
在生产过程中，模温不断升高，当模温过热时，容易产生粘模，运动部件失灵而导致模具表面损伤。
应设置冷却温控系统，保持模具工作温度在一定的范围内。
２）充型金属液以高压、高速充型，必然会对模具产生激烈的冲击和冲刷，因而产生机械应力和热应力。
压铸不良分析报告
压铸不良分析报告引言本报告旨在对压铸过程中出现的不良品进行分析，并提出相应的解决方案，以确保压铸工艺的稳定和产品质量的提升。
背景压铸是一种将熔融金属注入模具中，通过压力使其凝固成型的工艺。
在压铸过程中，由于各种因素的影响，可能会导致产品出现不良现象，如气孔、表面疵点、缩孔等。
这些不良品不仅影响产品的外观质量，还可能在使用过程中降低产品的性能和使用寿命。
因此，针对这些不良现象进行分析是非常重要的。
方法为了对压铸过程中出现的不良品进行分析，我们采取了以下步骤：1.收集不良样品：从生产线上收集一定数量的不良品样品，包括气孔、表面疵点和缩孔等不良现象。
2.观察和记录：对不良样品进行详细观察，并记录相应的外观特征、尺寸和位置等信息。
3.分析原因：通过分析不良样品的外观特征、尺寸和位置等信息，结合压铸工艺参数和设备状况，推断出可能导致不良现象的原因。
4.提出解决方案：针对每一种不良现象，提出相应的解决方案，以改进压铸工艺，提高产品质量。
结果与讨论气孔分析气孔是压铸过程中常见的一种不良现象，其表现为铸件内部或表面的小孔隙。
通过观察和分析，我们得出以下结论：•压力不足：在注射过程中，如果压力不足，会导致气体无法完全排出，形成气孔。
因此，应适当增加注射压力来改善这一问题。
•模具温度不均匀：模具温度不均匀会导致部分熔融金属过快凝固，产生气孔。
解决方法是调整模具温度，保证均匀加热。
•熔融金属中含有气体：如果熔融金属中含有气体，会在注射过程中释放，形成气孔。
因此，在铸造前应对熔融金属进行脱气处理。
表面疵点分析表面疵点是指铸件表面出现的损坏、划痕或其他形状不良的现象。
经观察和分析，我们得出以下结论：•模具损坏或不平整：如果模具损坏或不平整，会在铸件表面形成疵点。
因此，定期检查和维护模具是必要的。
•注射速度过快：过快的注射速度会导致熔融金属在模具中流动时产生冲击和挤压，形成疵点。
应适当降低注射速度来减少这种现象。
•熔融金属温度过高：如果熔融金属温度过高，会导致铸件表面燃烧或氧化，形成疵点。
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
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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。
压铸模型芯失效分析及解决措施
压铸模型芯失效分析及解决措施作者：衡斌来源：《时代汽车》2021年第21期摘要：模具寿命的高低是衡量模具质量的重要标准。
它不仅影响产品品质，而且还影响成本和生产率。
随着模具工业的发展，高质量、高效率、高性能模具的大量使用，模具的寿命已引起巨大的关注。
提高模具的寿命就是减缓模具的失效，找到模具失效的原因和解决的方法，是提高模具寿命的重要目标。
关键词：模具寿命型芯热处理1 引言模具，是现代制造业的重要基础工艺装备，属于专用设备制造。
在外力作用下使胚料成为有特定形状和尺寸的工具。
不同的模具由不同的零件构成。
进入21世纪以来，我国模具行业一直以每年15%以上的增长速度发展，也别是近五年来，增长速度超过20%。
模具一般按所加工胚料的不同分为三大类，即金属模具、非金属模具、其它特殊模具。
金属模具按工艺分为：冲压模具、压铸模具、锻模、挤出模具、锻造模具等。
非金属模具按工艺分为：塑料成型模具，橡胶模具，玻璃模具，陶瓷模具，粉末冶金模具（聚四氟乙烯）等。
随着加工技术的不断提高，压铸技术广泛应用在各个领域使用，压铸模具作用也越来越突出。
压铸制造将金属加热到到熔融状态，在高压力作用，以高速度填充到模具型腔，通过型芯、型腔合模成型，快速冷却凝固而获得铸件的一种方法。
压铸制造使用的模具，称为压铸模具。
压铸的主要材料为铝、锌、铜等有色金属，也可用于钢件。
压铸模具定模一般固定在压铸机定模固定板上，利用直浇道与喷嘴或压室联接，动模一般固定在压铸机动模固定板上，并随动模固定板作开合模，闭合时构成型腔与浇铸系统，熔融金属在高速高压下充满型腔;开模时，动模与定模分开，借助于设在动模上的推出机构将铸件推出。
由于有色金属具有较强的流动性和可塑性，经高温高压作用后，压铸件可以做出各种较复杂的形状，有众多台、筋等复杂结构，尺寸精度高，光洁度好。
因为金属在熔融状态下成形，因此压铸模型芯、型腔需要采用耐高温的材料制造。
我国压铸模具一直以来的优势主要是拥有广阔市场以及相对低廉劳动力优势，与国际压铸模具相比占据着较大的价格优势，以此形式发展来看，我国压铸行业发展前景十分广阔。
基于铝压铸模具的失效形式分析研究
基于铝压铸模具的失效形式分析研究摘要：对于铝压铸模具的若干种失效形式进行相应的对比分析，并且对于国内外常用的铝压铸模具材料做出相应的总结分析，关于铝压铸模具材料的应用趋势发展提出相应的观点与建议。
关键词：铝压铸模失效分析模具材料1引言延长铝压铸模具的使用寿命一直都是人们所必须关注的问题。
对铝压铸模具使用寿命有影响的因素有很多种，比如模具设计、模具材料、热处理状态、加工精度、表面处理与工作环境等各个具体方面，其中材料作为对模具寿命影响作用最主要的内在原因[1]。
对于铝压铸模具的失效形式实行具体分析，介绍了国内外范围常用的铝压铸模具材料，并且对于模具材料的实质性发展提出了合理的相关建议。
2铝压铸模具的失效形式2.1热裂热裂是铝压铸模具中最为常见的失效形式。
热裂纹一般构成于模具型腔表面位置或者内部热应力集中位置，如果裂纹产生后，应力将会实行重新分布，当裂纹构成到一定程度时，因为塑性应变会导致应力松弛使得裂纹发生停止扩展。
伴随着循环次数的相应增加，裂纹尖端附近位置会产生一部分小型空洞并且逐步产生微裂纹，和开始阶段产生的主裂纹发生合并，裂纹得以继续扩展，最后裂纹间则会相互连接产生网络状裂纹从而得到模具发生失效。
热裂一般是材料发生热应力疲劳从而产生，即材料处于热应力的作用状态下，因为经过受到反复或着脉动应变从而产生的一种连续的、局部的与永久的组织性质变化[2]。
2.2整体脆断整体脆断是因为偶然因素产生的机械过载或者热过载从而使得模具发生灾难性断裂。
材料的塑韧性是跟这种现象互相对应最主要的力学性能。
材料中会发生严重缺陷或者操作不当，则将会导致整体脆断现象的产生。
伴随着钢中夹杂物含量的降低，特别是S含量的下降，韧性则会得到明显的提高。
2.3侵蚀或冲刷因为机械与化学磨损综合的影响作用，熔融铝合金会以高速状态进到型腔，导致型腔表面发生机械磨蚀，同时金属铝和模具材料产生脆性的铁铝化合物，变为热裂纹新的萌生源。
另外如果铝填充至裂纹之中时，铝和裂纹壁将会形成机械作用，此种作用和热应力发生相应的叠加，增强了裂纹尖端的拉应力，从而促使裂纹扩展的速度。
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。
压铸模具常见问题及预防措施
压铸模具常见问题及预防措施一、铝压铸件表面缺陷分析：1、拉模特征及检验方法：沿开模方向铸件表面呈现条状的拉伤痕迹，有一定深度，严重时为面状伤痕。
另一种是金属液与模具产生粘合，粘附而拉伤，以致铸件表面多料或缺料。
产生原因：型腔表面有损伤（压塌或敲伤）。
2、脱模方向斜度太小或倒斜。
3、顶出时不平衡，顶偏斜。
4、浇注温度过高，模温过高导致合金液产生粘附。
5、脱模剂效果不好。
6、铝合金成分含铁量低于0.6%。
7、型腔粗糙不光滑，模具硬度偏低。
预防措施：1、修复模具表面损伤部位，修正脱模斜度，提高模具硬度（HRC46~50度），提高模具光洁度。
2、调整顶杆，使顶出平衡。
3、更换脱模效果好的脱模剂。
4、调整合金含铁量。
5、降低浇注温度，控制模具温度平稳平衡。
6、调整内浇口方向，避免金属液直冲型芯、型壁。
2、气泡特征及检验方法：铸件表面有大小不等的隆起，或有皮下形成空洞。
产生原因：金属液在压射室充满度过低（控制在45%~70%）易产生卷气，初压射速度过高。
2、模具浇注系统不合理，排气不良。
3、熔炼温度过高含气量高，溶液未除气。
4、模具温度过高，留模时间不够，金属凝固时间不足，强度不够过早开模，受压气体膨胀起来。
5、脱模剂，注射头油用量过多。
6、喷涂后吹气时间过短，模具表面水未吹干。
预防措施：1、调整压铸工艺参数、压射速度和高压射速度的切换点。
2、修改模具浇道，增设溢流槽、排气槽。
3、降低缺陷区域模温，从而降低气体的压力作用。
4、调整熔炼工艺。
5、延长留模时间，调整喷涂后吹气时间。
6、调整脱模剂、压射油用量。
3、裂痕特征及检验方法：铸件表面有成直线状或不规则形狭小不一的纹路，在外力的作用下有发展趋势。
冷裂---开裂处金属没被氧化。
热裂—开裂处金属被氧化。
产生原因：1、合金中含铁量过高或硅的含量过低。
2、合金中有害杂质的含量过高，降低了合金的可塑性。
3、铝硅合金：铝硅铜合金含锌或含铜量过高，铝镁合金中含镁量过多。
压铸模具常见失效
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。
07压铸模失效分析
2. 摩擦力大
・在铝铸造中温度变化使得铝收缩，发生粘附 力，导致摩擦力变大 ・由于在相对于产品拔出的方向出现凹凸，使 得摩擦力变大
什么是收缩？
如左图所示，当产品温度 变低时发生收缩现象
Point
从整个产品来看， 朝向产品的中心发生收缩。 因此，如下图所示。取出产品时， 在与中心相反的方向产生力
中心线
15% 15%
烧 结 和 热 熔 粘 连 的 原 因
①在模具温度超过250°的情况下发生 水蒸气妨碍脱 脱模剂 模剂涂抹
水蒸气
原因 当模具温度达到150° 后，水溶性脱模剂发 生莱顿弗罗斯特现象， 导致脱模剂的附着量 减少
②
脱
模
时
铝
水
温
度
超
过
4
5
0
°
铝产品
还处于450°以上的 高温状态
摩擦力 10kgf以上
留下钻头的形状
温度差产生抗拉热应力
抗拉热应力集中，加快 了裂纹和漏水的出现
发生裂纹
裂纹变大后发生破裂 和漏水现象
外侧多料 冷却孔
铸 造 中 发 生 在 模 芯 上 的 原 因 1.
2. 3. 4. 5. 模 具 温 度 高 摩 铝 热 折 擦 渣 力 粘 大
这四个因素之间关系紧密
附 裂 断
缩短铸造循环时间使得模具温 度升高
pin G
针对收缩采取对策
④在锪孔上加上衬套...... Point
衬套
・ 以衬套与模芯松配合为宜 ・ 衬套的内径套管30mｍ以下 ・ 顶杆和衬套的法兰 部位的根 部R最好大于R1 ・ 衬套产品形状部位的倾角在 3°以上
相对于拔模方向的摩擦力
要求减小顶出产品瞬间的最大静摩擦 力 Point ・ 表面要均匀浸湿 ・ 不要相对于拔模方向设置会产生阻 力的台阶 参考信息： 铸造机的顶推力 125 t ⇒ 80kn 250 t ⇒ 125kn 350 t ⇒ 193kn 500 t ⇒ 251kn 1200 t ⇒ 586kn
压铸模具失效的原因分析
一个好的耐用的压铸，模具可以帮企业节省成本。
但是，再好的模具也会有失效的时候。
但模具为什么会失效呢？引起压铸模具失效的原因。
一、热疲劳龟裂损坏失效
压铸生产时，模具反复受激冷激热的作用，成型表面与其内部产生变形，相互牵扯而出现反复循环的热应力，导致组织结构二损伤和丧失韧性，引发微裂纹的出现，并继续扩展，一旦裂纹扩大，还有熔融的金属液挤入，加上反复的机械应力都使裂纹加速扩展。
为此，一方面压铸起始时模具必须充分预热。
另外，在压铸生产过程中模具必须保持在一定的工作温度范围中，以免出现早期龟裂失效。
同时，要确保模具投产前和制造中的内因不发生问题。
因实际生产中，多数的模具失效是热疲劳龟裂失效。
二、碎裂失效
在压射力的作用下，模具会在最薄弱处萌生裂纹，尤其是模具成型面上的划线痕迹或电加工痕迹未被打磨光，或是成型的清角处均会最先出现细微裂纹，当晶界存在脆性相或晶粒粗大时，即容易断裂。
而脆性断裂时裂纹的扩展很快，这对模具的碎裂失效是很危险的因素。
为此，一方面凡模具面上的划痕、电加工痕迹等必须打磨光，即使它在浇注系统部位，也必须打光。
另外要求所使用的模具材料的强度高、塑性好、冲击韧性和断裂韧性均好。
三、溶蚀失效
常用的压铸合金有锌合金、铝合金、镁合金和铜合金，也有纯铝压铸的，Zn、Al、Mg是较活泼的金属元素，它们与模具材料有较好的亲和力，特别是Al易咬模。
当模具硬度较高时，则抗蚀性较好，而成型表面若有软点，则对抗蚀性不利。
铸件失效分析报告
铸件失效分析报告引言铸件是常用的金属成型工艺之一，广泛应用于各个领域的机械制造中。
然而，在使用过程中，铸件可能会出现失效现象，例如裂纹、变形、断裂等。
本报告旨在对铸件失效进行分析，找出失效的原因，并提出相应的建议。
一、失效描述在实际使用中发现某些铸件出现断裂现象。
断裂表现为铸件上出现明显的裂纹，并伴随着变形。
这些断裂的位置主要集中在铸件的连接处，例如焊接缝或连接孔。
二、失效原因分析经过对失效铸件的观察和分析，结合相关理论知识，我们初步推断铸件失效的原因可能是以下几个方面：1.材料问题：铸件可能使用了低质量的材料或者材料存在质量问题，导致其力学性能不符合要求，易发生断裂。
2.设计问题：铸件的设计可能存在缺陷，如圆角半径不足、壁厚变化过大等，导致应力集中，增加了断裂的风险。
3.制造问题：铸件的制造过程可能存在问题，例如铸型不完善、铸造温度控制不当等，造成铸件内部存在缺陷，从而降低了其强度。
4.使用问题：铸件在使用过程中可能受到了异常的外力载荷作用，或者受到了腐蚀、疲劳等环境因素的影响，导致断裂。
三、实验分析为了进一步确认铸件失效的原因，我们进行了一系列的实验分析。
首先，我们对失效铸件的材料进行了化学成分分析。
结果显示，铸件所使用的材料与设计要求的标准材料存在差异，材料中掺杂了较高含量的夹杂物，这可能是材料强度下降的主要原因。
进一步进行金相组织分析后发现，失效铸件的金相组织存在明显的缺陷和非均匀性。
部分区域存在晶界偏析和孔隙等缺陷，这些缺陷对铸件的强度和韧性具有显著的负面影响。
同时，我们对失效铸件的断口进行了扫描电镜观察。
观察结果显示，断裂面上存在明显的沿晶裂纹，这表明铸件可能存在应力集中的问题。
此外，断裂面上还发现了一些细小的颗粒，初步判断为夹杂物或者金属氧化物，这些颗粒的存在进一步加剧了铸件的脆性。
四、建议和改进措施基于对失效铸件的分析结果，我们提出了以下建议和改进措施：1.选择合适的材料：铸件的材料应符合设计要求的标准，并经过相关质量检测，避免选用低质量的材料。
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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。
●建议使用ESR(电渣重溶)钢特性:
●电渣重熔钢,组织致密;具较好的等向性能
●优良的热应力疲劳抗力；抗热裂性好
●优良的韧性及延展
性
●优良的抛光性
●适用于锌、铝、
镁合金压铸模、挤
压模；特别是适合较大
型或形状较复杂之压
铸模具
2、热处理与压铸模
具使用寿命的关系
●热处理是利用加热
与冷却使固态金属合
金得到所需的硬度、韧性、高温强度等性能的操作；
●合理的硬度选择；AISI H13 ESR类材料用于压铸模具如果硬度偏低，易出现粘模和早期龟裂，如果硬度太高又会增加开裂的风险，所以：锌合金压铸模：HRC50-52，中、小型铝镁合金压铸模：HRC46-48尺寸大或形状复杂的模具, 硬度应适当降低。
日本日立的DAC55、ZHD435及ASSAB DIEVAR在高硬度时有很好的韧性及抗高温强度，应用时硬度选择可比H13提高2--4HRC
●压铸模具的热处理工艺流程
材质相同，热处理后硬度一样，但热处理工艺的的不同会令品质完全不一样。
模具的热处理淬火冷却速度应≥28℃/分。
●建议对型面进行氧化, 以减少粘着与侵蚀.
●如须氮化时，型面的
氮化层总深度应0.05mm,
且应无化合物白层
●其他表面强化处理：
如抛丸等
3、模具设计及加工对使用寿命的影响
●科学合理的模具尺寸比例
●易龟裂部位尽量使用镶件
●铝镁合金压铸模具的型腔转角R应1mm，并有较高光洁度，以避免R早期开裂
●冷卻水道與模具表面或模角要有足夠距離模具冷水道距型面的距离应25mm,距横浇道应28mm,距R转角处型面应50mm,以避免这些部位型面早期龟裂。
● EDM细放电加工应尽量采用低的电流及高频
率，EDM加工后型面应用打磨、喷砂方法去除表
面变质层，再经去应力回火(温度比先前回火低
15-25℃)
●型面避免高度拋光，以使脱模剂能均匀附着
4、生产过程中应注意的事项
●模具生产时须以正確方法預熱至足夠溫度。
如铝镁合金模具预热至 250-300℃
●在不影响产品品质的前提下应尽量降低压
铸金属液的温度，以降低模具龟裂与侵蚀的风
险；
●避免注射溶料的速度过高，以减少冲蚀；
●选择适合的模具冷却系统，冷却水須保持40-50℃
●尽量减少停机次数与停机时间；停机时应合模并调小或关闭冷却水；
●不可喷射过多润滑脫模剂，喷脫模剂的喷咀应距型面20cm。
喷脫模剂尽量采用前后模交替喷涂的方法
●模具生产一段時间后须经去应力回火：第一次去应力回火应安排在试模后；随后的去应力回火应安排在1000-2000模次后；5000-10000模次后及以后每1万至2万模次后。
在铝合金压铸出产中，模具损坏最经常见的方式是裂口纹、开裂。
应力是招致模具损坏的首要缘由。
一在压铸出产进程中
1模具温度
模具在出产前应预热到必然的温度，不然当高温金属液充型时发生激冷，
招致模具表里层温度梯度增大，构成热应力，使模具外表龟裂，甚至开裂。
在出产进程中，模温不时升高，当模温过热时，较易发生粘模，活动部件
失灵而招致模具外表毁伤。
应设置冷却温控系统，坚持模具工作温度在必然的局限内。
2合金充型
金属液以高压、高速充型，必定会对模具发生剧烈的冲击和冲刷，因此发
生机械应力和热应力。
在冲击进程中，金属液、杂质、气体还会与模具外表发
生复杂的化学反应，并加快侵蚀和裂纹的发生。
当金属液裹有气体时，会在型
腔中低压区先膨胀，当气体压力升高时，发生内向爆破，扯拉出型腔外表的金
属质点而形成毁伤，因气蚀而发生裂纹。
3模具开模
在抽芯、开模的进程中，当某些元件有形变时，也会发生机械应力。
4出产进程
在每一个铝合金压铸件出产进程中，因为模具与金属液之间的热交流，使
模具外表发生周期性温度转变，导致周期性的热膨胀和收缩，发生周期性热应力。
如浇注时模具外表因升温遭到压应力，而开模顶出铸件后，模具外表因降
温遭到拉应力。
当这种交变应力重复轮回时，使模具内部积聚的应力越来越大，当应力超越材料的萎靡极限时，模具外表发生裂纹
二、在模具加工制造进程中
1有些模具只出产了几百件就呈现裂纹，并且裂纹发展很快。
有可能是锻造时只检测了外型尺寸，而钢材中的树枝状晶体、搀杂碳化物、缩孔、气泡等松散缺
陷沿加工办法被延长拉长，构成流线，这种流线对今后的最终的淬火变形、开裂、运用进程中的脆裂、失效倾向影响极大。
2在车、铣、刨等终加工时发生的切削应力，这种应力可经过中心退火来消弭。
3淬火钢磨削时发生磨削应力，磨削时发生摩擦热，发生软化层、脱碳层，降低了热萎靡强度，易招致热裂、早期裂纹。
对H13钢在精磨后，可接纳加热至510－570℃，以厚度每25mm保温一小时进行消弭应力退火。
4电火花加工发生应力。
模具外表发生一层富集电极元素和电介质元素的白亮层，又硬又脆，这一层自身会有裂纹，有应力。
电火花加工时应采用高的频率，使
白亮层减到最小，必需进行抛光办法去除，并进行回火处置，回火在三级回火
温度进行。
三．模具处置进程中
热处置欠妥，会招致模具开裂而过早报废，特殊是只采用调质，不进行淬火，再进行外表氮化工艺，在压铸几千模次后会呈现外表龟裂和开裂。
钢淬火时发生应力，是冷却进程中的热应力与相变时的组织应力叠加的后果，淬火应力是形成变形、开裂的缘由，固必需进行回火来消弭应力。