压铸模具设计制造及使用的注意

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1、压铸模具设计制造及使用的注意事项一、压铸模设计除正常设计的基本要求外，还应特别考虑：1、采用合理先进的简单结构，使动作准确可靠，结构件的刚性良好，即模具具有足够的厚 度，以确保其有足够的刚度，以防止模具变形及开裂。易损件拆换方便，有利于延长模 具的使用寿命;2、模具上的零件应满足机械加工工艺和热处理工艺的要求.尽量避免或减少尖角和薄壁,以 利于热处理后使用,防止应力集中.3、大型压铸模具（分型面投影面积大于1 平方米），应采用方导柱导向系统，以避免动定模 因热膨胀差异较大，造成导向精度下降；4、对于设计大型复杂压铸模具的浇注系统及排气系统和冷却系统，最好能做流动分析及热 平衡分析。这样布置流道

2、系统（直浇道、横浇道、内浇口）和冷却系统及恒温预热系统的 位置、管道大小、数量等就会做到合理布局； 众所周知,浇注系统是把金属液从压室导入型腔内，它与金属液进入型腔的部位、方向、 流动状态等密切相关，并能调节填充速度、充填时间、型腔温度等充型条件。在压铸生 产中，浇注系统对压铸件质量、压铸操作效率、模具寿命（高温、高压、高速的金属液 对模具型腔壁的冲刷、腐蚀等），压铸件的切边和清理等都有重大影响，可见浇注系统 的设计极其重要；5、内浇口设计注意事项： 错误!从内浇口进入型腔的高温金属液、不宜正面进入冲击动定模型壁及型芯,以防止型 腔早期出现严重的冲蚀、粘模和龟裂现象； 错误!采用多股内浇口时，

3、要考虑防止出现金属液进入型腔后从几路汇合，相互冲击产 生涡流，裹气和氧化夹渣等缺陷； 错误!内浇口厚度的选择,一般是按照经验数据制定,建议在满足充型的条件下，尽量选择 大些,避免因过大的压射速度冲击,引起模具早期出现侵蚀、粘模、麻点和龟裂；6、溢流槽和排气槽的设计：o, 1溢流槽的作用是积聚首先进入型腔的冷污金属液和裹有气体的金属液，以及调节模 具多部分的温度，改善模具热平衡，有利于延长模具使用寿命。一般设在金属液流程的 末端，设置合适的溢流槽可以改善填充条件，提高铸件质量. 错误!排气槽用于从型腔内排出空气及涂料挥发产生的气体，其设置的位置与内浇口的 位置及金属液的流态有关。为使型腔内气体压

4、射时尽可能被压铸的金属液排出，将排气 槽设置在金属液最后填充的部位。排气槽一般和溢流槽配合，布置在溢流槽后端,以加强 溢流和排气效果；二、机械加工对模具失效的影响众所周知，压铸模具制造周期较长，机械加工复杂，涉及到车、磨、铣、钻、刨机加工 和放电加工（线切割、电火花）等工序。其加工质量，尤其是表面的加工质量在模具制 造过程中和随后的使用过程中,会显著影响模具的断裂抗力、疲劳强度、热疲劳抗力和 耐磨性、耐腐蚀性等.加工过程中稍有失误，就有可能造成模具早期失效.例如龟裂和热 裂是铝合金压铸模的常见失效现象，它是模具表面的热疲劳、应力、低强度及表面粗糙 引起的。1、切削加工的影响错误!模块在机加工切

5、削过程中，由于破坏工件基体原先的平衡，会产生应力，这些内 应力降低了模块表面的总强度，导致热疲劳强度的不足，从而在拐角和小半径圆弧过渡 处产生龟裂或裂纹。所以,应尽量避免尖角。尖角和加工刀痕能显著引起应力集中，除非 有特殊要求，否则，应避免尖角，并使拐角的圆弧曲率半径充分放大，目的就是避免或 减少应力集中。例如：把圆弧半径R从1mm增大到5mm,最大比较内应力约减少40%, 极大地提高了模具的强韧性。当模块圆弧半径由2mm提高到20mm时，其冲击韧性可 提高 4倍。错误!同理,模具表面粗糙度大小对模具寿命影响也较大。如存在明显的刀痕、裂口、切 口等，这些加工缺陷均会引起应力集中，成为裂纹的根源

6、.因此要保证模具的表面粗糙度 要求，型腔表面应进行打磨抛光,去除刀痕等缺陷。Q冷却水孔的钻削加工，如果为双向钻削，出现错位，则会在该处引起早期开裂，导致 漏水。O, 4模胚切削加工余量不足，经过锻造和退火的模胚，或者模具镶块、型芯，加工后在 空气炉中加热淬火，一般都存在一定厚度的脱碳层，切削加工时必须把脱碳层全部去除. 否则,残留脱碳层在模具使用过程中,将会降低模具表面的热疲劳抗力,引起该部位龟裂。2、磨削加工的影响:压铸模具热处理后，在磨削（包括钳工、砂轮打磨）时,可能会出现下列问题：A、发生龟裂或开裂，这是由于砂轮过硬，进刀量大、磨削速度快，磨削应力过大，冷 却不足或是冷却液选择不当所致。

7、由硬砂轮引起的摩擦热所产生的拉伸应力大于材 料的断裂强度时，就会产生开裂；B、磨削烧伤、表层软化。软化的表面在与熔化的压铸金属相接触时，因其强度比次层 低,而且热疲劳强度也不足，容易导致产生龟裂、冲蚀和麻点。C、磨削应力。模具表面的磨削存在磨削应力，降低了模具表面的强度和热疲劳抗力，会 导致在模具型位拐角和小R圆弧过渡处产生龟裂或裂纹，它可以通过低于回火温度 2030C的温度下进行一次回火处理，达到消除应力的目的.3、放电加工的影响A、产生淬硬的白亮层 放电加工（电火花和线切割）模具型腔,一般是在模具淬火后进行的,以确保模具的精 度。在加工过程中，由于一次放电瞬间产生的高温（温度高达数千摄氏度

8、，甚至上 万摄氏度），使模具表面金属快速熔融、气化、蒸发。因应冷却液急速冷却结果，自表面往里依次为：再凝固层（粗打时厚度达0。2mm,精打时达0.01mm左右），再 淬火硬化层（其厚度一般在0.05mm以内，最表面一侧出现过热淬火组织，脆而裂纹 敏感性高），高温回火软化层和正常基体组织.在这种硬化层的内部，特别是在再凝固层产生许多微细裂纹，甚至深到再淬火硬化 层（常称为白亮层或变质层）。它的存在会引起模具开裂或破碎等事故.（例如，汽 车的离合器壳体、变速箱体等模具镶块均常出现这种情况）。因此,应采用人工研磨、 化学研磨或电解研磨等充分消除此变质层是十分必要的。B、电火花加工表面粗糙度和疲劳强度

9、关系，其与放电加工的电规准参数、电极材料有 关，与机加工相比，其疲劳强度低很多。粗打时，在脉宽1050 u s时其疲劳强度约 为机加工的60%。据称再凝固层残余最大拉应力达90Kgf/mm2;C、防护措施 不论放电加工白亮层的深浅如何，对于工况恶劣的压铸模具来说，此白亮层必须予 以消除（打磨） ;调整放电工艺参数，最好进行粗、精两级放电加工尽量使用高频率、小电流工艺参数,控制白亮层在0。01mm左右；电加工后,除了打磨去除掉白亮层,还必须立即进行足够长时间的二次回火。回火温度通常比最终回火温度低2030C或3050C，以充分消除表面的拉伸应力，提高 再淬火层的回火稳定性，降低脆性。总的来说，模

10、具表面的切削、磨削和放电加工的缺陷均会降低模具表面的质量造成 应力集中。对于在高温高压高速工作状态下的压铸模具，承受交变热应力和交变机 械应力的作用，模具表面容易产生龟裂和开裂及腐蚀。使模具出现早期失效。（当 然还有受钢材质量、设计、热处理、使用、保养等诸多因素的影响）.所有这些都值 得模具设计工程师、技术工艺师、生产操作者和质检人员的高度重视.提出合理的模 具表面质量要求，尽量避免零件尖角和小半径圆弧过渡连接及明显刀痕，控制好放电 加工的电规准参数，消除白亮层等。要制定切削加工、放电加工和钳工打磨的粗糙 度验收标准，严格执行各工序检验制度。这将会有效的避免模具因加工不当引起的 早期失效，提高

11、模具的使用寿命。4、模具装配 镶块钳装配合不良，镶块与底板接触不良，引起不等的压力，在模具受力较大的部位会 引起开裂.大家清楚制造模具愈来愈大型，其锁模力较大，当其装配不平时，其局部受力可能超过 钢的总强度，使磨具造成弯曲和开裂。三、压铸模具热处理注意事项： 热处理对于压铸模具使用寿命的影响较大，据有关资料介绍，由于热处理不当，造成压 铸模具早期失效占整个压铸模具事故的 44%左右。钢淬火时所产生的应力，实际上是 冷却过程中的热应力与相变时的组织应力叠加的结果，钢淬火后处于高应力低属性状 态，具有高硬度和强度，较脆，实际上不能使用。而淬火应力是造成变形开裂的原因， 并导致疲劳强度冲击韧性降低。

12、为此，钢淬火后必须进行回火，去除应力。稳定组织， 提高韧性。1、模具淬火前去应力退火处理 由于模具机加工时产生较大的内应力，为防止与热处理时产生内应力迭加，引起模具 变形和开裂，故要求模具在机加工后、淬火前进行一次去应力退火处理。退火温度600650C,保温时间按照厚度每25mm保温1小时计算，保温随炉冷却至 300C（也有冷至500C）出炉空冷。2、制定合理的热处理工艺A、淬火工艺采用多段预热和严格控制升温速度1。 2343 类型钢属于中碳高合金钢，相对于1.2738 钢其导热性能较差。因此淬 火加热应采用多段预热（23段），为300C、550C、850C预热，目的是使 工件心部和表面的温度

13、趋于平衡，以减少温差产生的热应力。同时其升温速度 应执行缓慢加热的原则（100200C/h）,以减少加热过程中产生的热应力。在 高温加热阶段可采用较快升温速度（1015C/分）以缩短高温加热时间，防止晶 粒粗大;B、防止工件过热现象 若加热阶段温度超过正常的淬火温度（包括仪表失灵或工件摆放靠近加热元件 等引起的），随着淬火温度的提高，保温时间的延长，晶粒普遍粗化，组织脆性 增加，残余奥氏体增加，球状碳化物转变为多角状碳化物，并且有网状组织出现， 模具在使用过程时容易出现开裂;C、淬火加热介质和冷却介质的选择当今世界对于大型复杂精密模具多采用真空或保护气氛下热处理，以防止模具 表面氧化脱碳，尤以

14、真空高压气冷淬火工艺应用广泛。但要注意，气冷速度不 能太低，那就要求氮气的压力大小足够，通常要求工件从淬火温度（1020 1050r）冷至538C过程中，其表面冷却速度大于等于28C/分，也有要求工件 心部冷却速度大于等于28C/分如果该温度段，冷却速度太慢，则淬火后其显微 组织会有碳化物或其他转变产物沿晶界析出,从而降低钢的韧性,增加脆性，在 使用过程中过早开裂。另外有条件者，对于特别复杂的大型压铸模具可采用分 级等温淬火，能有效的减少模具变形和避免开裂。D、回火工艺淬火后要及时回火。工件淬火后冷却至9070C应立即进行回火，因为工件淬火后处于高应力、低塑性状态，容易引起开裂；回火要充足大型

15、复杂压铸模具淬火后，通常进行三次回火，每次回火时间按工 件有效厚度每25mm保温1小时计算，但不少于4小时。目的是减少组织转变 应力和稳定尺寸。四、压铸模具压铸生产和维护注意事项1、模具的良好预热 模具装配后试模或正常生产，必须预热模具而且模温要均匀。铝镁合金的压铸模具的预 热温度一般在200C350C，建议在250320C，最好采用模温机预热；模具预热到300C，其冲击韧性提高很快，但当模温低于200C时,材料的冲击韧性降低 很多，脆性增加； 经过良好预热的模具，其热传导率要比没有良好预热的模具高近20； 模具浇注温度与模具表面温度（预热温度）之差越大，则热应力越大，越容易引起热疲劳 和龟裂

16、。日本压铸协会编辑资料介绍，模具温度从250C提高到350C，即浇注温度与 模具表面温度之差减少100C,则模具寿命几乎可以提高10倍。2、制定正确的浇注工艺 浇注温度要合理，不能太高。否则浇注温度太高,虽然流动性更好，但铸件冷凝时间长, 易产生缩孔，气孔，容易降低模具表面硬度，出现粘模产生龟裂。 调整压铸机的锁模力，使模具受力均匀。正确选择（或调整）充型速度和充型压力。充型速度（压射速度）过高会增大型腔表面 由于侵蚀和粘模的损伤几率，过低充型速度，虽然有利于气体排出，但会使铸件机械性 能下降和表面质量变坏。同理，充型压力增大，也会使喷嘴充型速度增大.总之，要调整 至一个适度的数值。3、在中断

17、压铸浇注作业时，切记要关掉冷却水，以免使模具温度下降太多，以致恢复 浇注作业时,影响铸件质量和模具寿命。4、选择合适的脱模剂及正确的喷涂方式 压铸时要将脱模剂喷涂在于金属溶液接触的型腔表面，其主要作用是避免金属液粘附在 型腔表面和保证铸件与型壁分离，延长模具寿命。脱模剂有水剂、油剂，近年来还研制出粉剂和颗粒状脱模剂。要求：脱模剂不能对铸件 表面质量有不良的影响，无气味冒烟发生，也不得流下残留物。脱模剂浓度要适当，要经常搅拌，千万不能让其沉淀，否则模具型腔因激冷引起热疲劳 龟裂。喷涂量要少，喷得要均匀,形成的膜要薄。喷涂太多太厚会造成铸件疏松、夹渣、起泡、 气孔等缺陷。如水剂脱模剂喷涂效果不佳,

18、应选择油剂脱模剂或粉剂脱模剂。但要在真空状态下使用。 铸件脱模快、生产率高、质量好，而且模具产生的热应力较少，有利于延长模具使用寿 命。5、确保浇注的铝合金质量 保证铝合金的成分;铝合金熔化与保温槽必须分开.中央熔炼要严格控制气体和氧化物的含量、绝对避免把 废品和回炉料直接加入保温炉中，否则会污染金属液，不但严重降低铸件的质量,更会 容易造成粘模及腐蚀模具.铝合金溶液Fe的含量应控制在0.71.3%之间，如果低于0.7%则容易引起粘模现象， 如果大于 1。3%则会形成金属化合物硬质点.6、建立良好的模具维护制度，使模具处于良好的工作状态：A、及时清洗和打扫模具，去除型腔残留物和飞边；B、更换或修复已损坏的零件；C、定期对模具进行消除应力处理： 第一次去应力处理为,初期投产模具使用约20005000模次时； 第二次去应力处理为，使用1000020000模次时； 其余每次去应力处理间隔同上，最大不能超过15000模次。D、模具使用一段时间之后，检测模具表面硬度有所降低，出现粘模现象时，应将模具表 面研磨光滑，进行一次软氮化处理，渗氮层厚度为0。080.12mm,或软氮化+氧化复 合处理，它将有效的提高模具的使用寿命。