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模《具工业》2005.No.I总287 影 响压 铸 模 使 用 寿命 的 因素 分析 田光辉 南阳理工学院，河南南阳 473004 摘要:针对提高压铸模使用寿命这一问题，从模具材料选用、模具结构设计、材料热处理工艺、模具制造 过程和使用维护等5个方面进行了分析，并给出了相应的改进措施。 关键词:压铸模;寿命;热处理;材料;措施 中图分类号:TG162.4 文献标识码:B 文章编号: 54-05 AnalysisoftheFactorsAffectingtheDie-castingDieLife TIANGuang-hui NanyangInstituteofTechnology,Nanyang,Henan473004,China Abstract:Inviewofhowtoimprovetheservicelifeofdie-castingdies,analysisismadeonthefiveas- pectsofdiematerialselection,diestructuredes妙，materialheattreatment,diemanufacturingprocess anddieoperationandmaintenance.Thecorrespondingimprovingmeasuresaregiven. Keywords:die-~ I模具材料性能的影响 !
J . l 压铸模型腔是在高温高压环境下作业，并要承 e s r
受周期载荷和热循环应力的作用，因此对模具钢的 、 卜
性能要求相当高，特别是对材料的热强性和热稳定 口 M 宝 4 5 \
性的要求。目前国内最常用的材料为3Cr2W8V钢和 侧
4Cr5MoV1Si钢 H13钢 。 黔 叨 图1是3Cr2W8V钢经1150℃加热淬火，H13钢
经1100℃加热淬火，然后进行回火后的2种钢硬度
的变化曲线。由曲线可见，在580℃以下回火，H13
钢硬度比3Cr2W8V钢硬度高出2-3HRC。回火温度 回火温度/℃
超过630"C,H13钢的硬度急剧下降，而3Cr2W8V钢
的硬度下降缓慢，且3Cr2W8V钢的硬度可高出H13 图1两种钢回火后硬度的变化曲线
钢硬度5一7HRC。由此可见，在600℃以上，3Cr2W8V
钢的热稳定性高于H13钢。 H13钢。由此可见，3Cr2W8V钢在550℃以上有较高 图2是3Cr2W8V钢经1150℃加热淬火，H13钢
的热强性。
经1100℃加热淬火，然
正在加载中，请稍后...压铸产品基本工艺流程及影响铝合金压铸模寿命的因素；目录；绪论??????????????????????；第一章概述???????????????????；1.1压铸工艺概述???????????????；1.11压铸工艺原理??????????????；1.12压铸工艺的特点?????????????；1.13压铸工艺的应用范围???????????；第二
压铸产品基本工艺流程及影响铝合金压铸模寿命的因素
绪论?????????????????????????????????????????????????????????????1
第一章 概述????????????????????????????????????????????????????2
1.1 压铸工艺概述???????????????????????????????????????????????2
1.11压铸工艺原理???????????????????????????????????????????????3
1.12压铸工艺的特点?????????????????????????????????????????????5
1.13压铸工艺的应用范围?????????????????????????????????????????6
压铸合金???????????????????????????????????????????????7
2.1 压铸合金???????????????????????????????????????????????????7
2.11对压铸合金的基本要求??????????????????????????????????????8
2.12各类压铸铝合金?????????????????????????????????????????????9
压铸件的结构设计??????????????????????????????????????13
3.1功能结构设计???????????????????????????????????????????????13
3.11压铸件的尺寸精度及加工余量????????????????????????????????14
3.12压铸件的表面质量??????????????????????????????????????????15
压铸工艺??????????????????????????????????????????????16
压力?????????????????????????????????????????????????????16
4.11压射压力??????????????????????????????????????????????????16
4.12 胀模力???????????????????????????????????????????????????18
速度?????????????????????????????????????????????????????19
4.21压射速度??????????????????????????????????????????????????19
4.22内浇口速度????????????????????????????????????????????????20
4.23内浇口速度与压射速度和压力的关系??????????????????????????21
温度?????????????????????????????????????????????????????22
4.31合金浇注温度??????????????????????????????????????????????22
4.32内浇口速度对合金温度的影响????????????????????????????????23
4.33压铸模的温度??????????????????????????????????????????????24
时间?????????????????????????????????????????????????????24
4.41填充时间和增压建压时间????????????????????????????????????24
4.42持压时间和留模时间????????????????????????????????????????25
压铸涂料?????????????????????????????????????????????????26
4.51压铸涂料的作用和压铸涂料的要求????????????????????????????26
4.52压铸涂料的使用????????????????????????????????????????????27
影响铝合金压铸模寿命的因素????????????????????????????28
5.1模具结构设计的影响?????????????????????????????????????????28
5.2热处理工艺的影响???????????????????????????????????????????29
5.3模具制造的影响?????????????????????????????????????????????30
5.4模具装配的影响?????????????????????????????????????????????30
5.5模具的使用维护?????????????????????????????????????????????31 结论??????????????????????????????????????????????????????????32 致谢辞????????????????????????????????????????????????????????33 参考文献??????????????????????????????????????????????????????34
压铸工艺是一种高效率的少、无切削金属的成型工艺，从19世纪初期用铅锡合金压铸印刷机的铅字至今已有150多年的历史。由于压铸工艺在现代工业中用于生产各种金属零件具有独特的技术特点和显著的经济效益，因此长期以来人们围绕压铸工艺、压铸模具及压铸机进行了广泛的研究，取得了可喜的成果。
中国压铸业不断追求技术进步，不断追求高品质生产。压铸总体水平与国外先进水平相比虽有差距，但从某些经常用来评价压铸技术水平的指标来看，这种差距正在缩小。
压铸是一个高度依赖技术经验的行业，中国压铸专业人员不足、整体技术素质偏低。无国界的市场，使我国压铸企业面临发展壮大的机会，同时也面临着日益激烈的竞争风险。人才是企业生存和发展的根本，企业要不断地学习运用先进的生产技术，必须培养高素质的技术和管理人才。只有这样，才能使中国压铸业取得更大进步。
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。
第一章 概述
压铸工艺概述
压铸工艺是把压铸合金、压铸模和压铸机这三个生产要素有机组合和运用的过程。现就压铸工艺的发展历史及有代表性的事件做简要的回顾。
1838年格?勃鲁斯首先用压铸法生产铅字。
1839年一种活塞式压铸机获得了第一个压力铸造专利。
1849年英国人斯都奇斯取得热压室压铸机专利。
1885年奥?默根瑟勒在前人的基础上发明了一种铅字压铸机。
1907年瓦格纳首先制成了气动活塞压铸机。
1920年英国开发了冷压室压铸机，使压铸机有可能生产铝合金和镁合金等压铸件。
1927年捷克人约瑟夫?波拉克设计了立式冷压室压铸机。
1952年前苏联制造出了第一台立式冷压室压铸机。我国在60年代也制造出了此种压铸机。
1958年真空压铸机在美国获得专利。
1966年美国人General Motors公司提出精、速、密压铸法。
1969年美国人爱列克斯提出充氧压铸的无气孔压铸法。
今后压铸生产的发展趋势是：压铸工艺要采用新技术，提高压铸件质量，扩大应用范围；压铸机要实现系列化、大型化及自动化；压铸模要提高使用寿命。总之，为压铸生产开辟更广阔的前景。
压铸工艺流程图示
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　铝合金压铸工艺_材料科学_工程科技_专业资料。压铸产品基本工艺流程压铸工艺是将...模具结构设计、热处理工艺、模具制造及 模具装配对铝合金压铸模寿命的影响。 ... 　如何提高铝合金压铸模具... 2页 7下载券 压铸产品基本工艺流程及... 15页 ...三维零件设计时就考虑模具的成型工艺、影响模具寿命的因素, 并进行校对、检查,... 　?27 第五章 影响铝合金压铸模寿命的因素???28 5.1 模具结构设计的影响...压铸工艺是把压铸合金、压铸模和压铸机这三个 生产要素有机组合和运用的过程。... 　铝合金压铸工艺流程图_机械/仪表_工程科技_专业资料。如题:铝合金压铸工艺流程图佛山市 XXX 压铸有限公司 铝合金压铸生产工艺流程图 1、压铸机调试 2、压铸模安装... 　压铸产品基本工艺流程及... 15页 免费 压铸模维护...摘要:铝合金压铸模在生产中,模具的寿命最关键。本文...13.田光辉.影响压铸模使用寿命的因素分析[J].模具... 　3. 结论 借助 HiQube 这个数据分析平台,我们可以有效找到影响生产的主要因素,并...1] HiQube 在线帮助 [2] 压铸产品基本工艺流程及影响铝合金压铸模寿命的因素 ... 　压铸模安装 3,压铸模设计与制造 5,涂料配制 4,...因素 选择条件 高 压铸件结构 壁厚 形状 工艺性 ...持压时间压铸合金 锌合金 铝合金 镁合金 铜合金 ... 　17 1.绪论内容摘要 内容摘要 铝合金压铸模制作钢种选用 3Cr2W8V 钢,此钢合金...的热处理工艺热处理后,具有较好的热强性、耐磨性,使模具具 有较长的使用寿命... 　一般铝合金压铸件拔模高度从 3mm~250mm:内壁出模...锌合金电镀起泡。电镀不良可由电镀工艺和压铸件表面...影响压射头使用寿命的因素,主要因素有:1.压射头...当前位置： >
压铸模具的寿命和热处理
时间： 13:02 来源：未知 作者：Aimuju 阅读：次
　压铸模寿命低的原因涉及很多因素，材料、加工、热处理、维护、修补等各种复杂的因素，都会对
模具寿命产生影响。在过程中模具的热疲劳现象是的韧性、延展性、裂纹进展速度等和材料
的特性有关，操作过程产生机械的应力也是其起因。另一方面，溶损现象，由于模具材料和熔触金属的
反应性和接触磨擦也有很大不同。反应形态也由于压铸金属种类(AI、Mg、Zn等)的不同而有差异。另外
，在操作过程中模具的稳定性和提高寿命也与其维护修补技术有很大关系，如电加工变质层的改善、焊
接条件的选择、变形的调正等。
　　模具钢材的热处理，是有效的发挥材料的机能和性能非常重要的基础技术，热处理好坏其性能有显
著的不同。再好的钢材没有适当的热处理，模具在操作过程中会因而产生热裂、割裂、耐蚀性耐磨性降
低等很多故障。近年来模具钢的热处理多采用真空气体加压型热处理炉，主要是由于可改善操作环境、
可对模具进行光亮热处理、冷却时有高的加压力、可制造大型热处理炉等。真空加压气体冷却方式，历
来的水、油、聚合物淬火、盐浴淬火等，近年来可大体上达到同样的冷却速度，也可以作到软
点少的处理。近年来随同模具的大型化，开发了提高淬火性能的大型模具用的钢种。大型模具的热处理
由于表层同中心部位的冷却速度有很大的不同，不均衡的热处理而产生变形、变寸、割裂等问题。因而
在冷却过程中控制好内外温度差别是非常重要的，再好的钢种，不稳定的热处理是难以发挥其特性的。
北美压铸协会对压铸模的材料、热处理的质量要求、制定了标准，其主要项目有：
　　1、材料成分
　　2、硬度(退火、淬火-回火处理)
　　3、材料的清洁度(由ASTM、A-681、Sec6来判定)
　　4、超音波探伤试验(内部缺陷检查)
　　5、冲击试验(轫性、延展性判定)
　　6、结晶粒度
　　7、微偏析
　　8、退火组织等。
　　各国、各地区、供应商、生产企业埘模具用钢材、、热处理等各各方面都能这样有统一的
认以，对提高压铸模的质量和生产是有好处的.
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提高压铸模具使用寿命的有效途径
&&&&& 1模具寿命的影响因素和模具缺陷发生的形态& &&&&& 影响压铸模具寿命的因素有很多，通过对我公司各种压铸模具的使用情况观察，大致可归纳为基于压铸方法的操作因素和压铸模具本身特性的模具因素两大类。& &&&&& 在压铸模具产生失效的原因中，钢材热疲劳约占70%。我公司的情况与此数字基本相符，甚至模具失效破坏超过80%以上。图1显示的是压铸模具产生主要缺陷和压铸件的复印状态概略图。& &&&&&&& 2 模具主要缺陷的产生机理& &&&&& 当模具表面从常温快速升温超过280℃（从预热到压入液态金属）时，模具表面局部膨胀产生压应力，直到模具表面温度由600℃（指铝合金压铸）开始到凝固，压铸件被顶出脱模冷却，采用脱模剂对模具喷涂冷却，模具表面中的压应力在这个过程中逐渐减少到零，同时由于快速的冷却，模具表层转换为拉应力，压铸液态金属后，模具表面又膨胀产生压应力( 每一次压铸循环各出现一次压应力和拉应力。每次变化应力都超过模具钢材料的屈服极限，各产生一次压缩变形和拉伸变形，模具表面层达数万次的热循环，必将产生热疲劳，最后形成网状龟裂。& &&&&& 在生产中模具温度差的减少，可防止模具龟裂的产生和发展。增加模具材料的强韧性、表面处理等办法，均可推迟或延缓龟裂的形成和扩展。根据以上试验观察和分析，决定从热处理和操作因素来开展试验工作，寻找延长压铸模具寿命的有效途径。& &&&&& 3 热处理方案& &&&&& 我公司模具使用的材料共有) 种，分别为3Cr2W8V和ASSA8407 热作模具钢。首先选择试验的模具是轿车发动机支架产品，模具（衬模）材料为3Cr2W8V，其制造工艺流程是：下料等&温球化退火&粗加工&调质&精加工和抛光&装配试模&尺寸检验&修改&气体软氮化&投产。氮化的温度为（525&5）℃，氮化层厚度为0.10~0.15mm。同时又用同样的材料制造了相同产品的模具，加工工艺流程基本相同，只在模具热处理工艺上选择了真空淬火工艺如图2 所示。在炉内加热时为避免热变形，升温速度应取低值，在相变点之下可取两级预热（尤其是较大型铸件）；淬火温度的选择由于与韧性相关，因此最好取最低淬火温度；为使模具获得最佳使用性能，应选择较快的冷却速度，但应以不造成模具大的变形为基准。回火是决定模具强度和韧性的关键，同时也是消除残留应力和改变马氏体组织的重要工序；由于一次回火出现的硬化现象需要进行二次回火处理才能得以解决，指定的模具硬度也可以达到。& &&&&&& &&&&& 上述两套模具在5000KN 压铸机上生产，同时又用H13和ASSA8407两种材料采用真空淬火工艺制造了轿车变速箱壳体和工具齿轮箱模具，分别在1600KN和2500KN压铸机上进行生产性试验。上述4套模具经过近4 年多的生产性试验，其试验结果如表1所示。& &&&&&&& 另外还对较大型模具采用二次回火处理，基本在0.5万模次和5万模次进行，对防止和减少龟裂产生发展也有重要作用，延长了模具的使用寿命。在我们试验的多套真空淬火模具中，产品形状简单的模具，其使用寿命最高可达12万模次。由表1可知，相同服役条件下的发动机支架模具，其真空淬火处理的模具寿命比氮化处理的高出1~2倍。从中可以看出压铸模具采用真空淬火工艺将有较广阔的发展前途。从上述压铸模具的试验和实际生产中，总结出压铸模具经真空淬火处理后，模具表层的最佳使用硬度如表2和表3 所示。& &&&&&&& 4 模具预热和脱模剂对模具寿命的影响& &&&&& 在预热和脱模剂两个试验条件下，对齿轮箱模具进行跟踪调查。龟裂纹的发生和生长采用显微镜观察，主要在模具已出现很细小龟裂纹处观察；压铸数量是1000模次。& &&&&& 4.1 模具预热对模具使用寿命的影响& &&&&& 试验选择了3个预热温度，使用模具加热器对模具进行预热，用表面温度计测量模具温度。在压铸最初的10个模次内，模具进行预热与否对模具龟裂纹的影响有一些差别，没有预热的模具其龟裂纹比经过预热的模具发生的速度稍快，但当压铸超过10模次以后，预热与否对模具龟裂纹的生长已没有什么差别。& &&&&& 4.2 喷涂脱模剂对模具寿命的影响& &&&&& 试验使用的是水基脱模剂和油基脱模剂，选择了不同的喷嘴、脱模剂喷涂时间和总喷涂量，具体数据如表4所示，试验的结果如图3所示。& && &&&&& 图3是脱模剂喷涂条件对模具龟裂纹影响的示意图，从图3和表4 可以看出：脱模剂种类和喷涂条件对模具龟裂纹的影响很大，尤其是模具温度在喷涂脱模剂后下降幅度越大，对模具龟裂纹的影响也越严重。& &&&&& 4.3模具硬度的变化& &&&&& 试验的结果是：无论是模具预热的条件如何以及脱模剂喷涂条件如何，模具表面硬度的变化都非常微小，可见用表面硬度的指标来反映龟裂纹将十分困难。& &&&&& 5讨论& &&&& （1）模具和材料& &&&&& 采用3Cr2W8V 和H13热作模具钢制造压铸模具都是比较好的材料，只要模具热处理工艺选择的方法得当，就可较大幅度提高压铸模具寿命；而ASSAB8407材料较上述两种材料抗击热疲劳和龟裂纹更优，但推广难度较大，原因是其价格较高。①3Cr2W8V& 钢制造模具具有良好的韧性和热疲劳抗力，但抗氧化性能较差； H13 钢不仅韧性和热疲劳抗力优良，抗氧化性也较好； ASSAB8407钢综合性能最佳。&② H13钢真空淬火热处理时，淬火冷却速度对模具寿命也有影响，冷却速度低则模具韧性下降；冷却速度快则模具韧性提高，目前我们采用的是! 次回火空冷，其他地方也有采用& 次回火的。③H13 钢制造模具经真空淬火热处理后的最佳使用硬度为HRC42-48，可依据压铸机规格、模具厚度、产品和模具损坏状态进行选择，若模具热疲劳为主要损坏形式，模具表面硬度取上限，若解决模具脆性开裂的问题，硬度宜取下限。④3CrW8V 钢制造模具经淬火处理后，根据实际情况可适当降低模具使用硬度，最低可达HRC38。⑤3Cr2W8V, 和H13两种钢经淬火处理后，材料变形量较氮化处理为大，最好在模具粗加工后淬火，然后再精加工。⑥模具在生产使用过程中维护也十分重要，淬火处理的模具在生产1万模次左右，应进行1次消除内应力的回火热处理；生产5万模次左右进行第2次回火处理，可延长模具的使用寿命。& &&&&&（2）操作条件& 在操作条件上，建立良好的压铸操作规程和工艺要求，也可适当延长模具的使用寿命。①在生产开始时对模具龟裂纹的抑制还是有好处的，应在生产中予以提倡。②生产中脱模剂喷涂条件的变化也就是模具温度下降幅度的大小，对模具寿命有影响，应依据生产条件，选择适当的喷涂条件。
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