壓鑄模的工作條件較為苛刻，壓鑄生產(chǎn)時(shí) ,壓鑄模型腔表面除了受金屬液高壓、高速的沖刷外 ,還存在著在劇烈的熱交換 ,使得壓鑄模的使用壽命受到很大影響，加之壓鑄模制造周期、成本較高，因此研究提高壓鑄模的使用壽命顯得格外重要。
壓鑄模的使用壽命影響因素主要有：壓鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，壓住模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，模具零件材料選擇與材料質(zhì)量，模具零件毛坯熱加工，模具零件加工，模具零件熱處理，模具的使用和維護(hù)。以下主要對(duì)上述壓鑄模具使用壽命影響因素進(jìn)行分析并提出改善措施，為壓鑄模設(shè)計(jì)與制造提供一些參考。
1、壓鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
壓鑄件的壁厚應(yīng)盡量均勻,設(shè)計(jì)合理壁厚，避免產(chǎn)生熱節(jié)，減少模具局部熱量集中加劇模具材料的熱疲勞。
設(shè)計(jì)合理鑄造斜度，減少鑄件與模具型腔的摩擦，容易取出鑄件，保證鑄件表面不拉傷，延長(zhǎng)壓鑄模使用壽命。
壓鑄件的轉(zhuǎn)角處應(yīng)有設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)膱A角 , 以避免壓鑄模的相應(yīng)部位形成尖角 ,從而避免在該處產(chǎn)生裂紋和磨損,同時(shí)也有利于改善金屬液的充填條件。
壓鑄件上應(yīng)盡量避免窄而深的凹槽 , 以避免在壓鑄模相應(yīng)部位出現(xiàn)窄而高的凸臺(tái),改善散熱條件，提高壓鑄模使用壽命。
2、壓鑄模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
合理地確定分型面，不但能簡(jiǎn)化壓鑄模結(jié)構(gòu)、保證鑄件質(zhì)量，而且有利于提高壓鑄模使用壽命。
澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)盡量減少對(duì)型芯沖擊、沖蝕。
對(duì)易損部位如較小的的凸臺(tái)、細(xì)長(zhǎng)的型芯等 ,采用鑲拼結(jié)構(gòu) ,以便于損壞更換。
鑲塊組合結(jié)構(gòu)要合理 ,防止因應(yīng)力集中而發(fā)生開(kāi)裂。
正確選擇零件的公差配合和表面粗糙度 ,使模具在工作條件下 ,活動(dòng)部位不致咬合和竄入金屬液。
模具設(shè)計(jì)要保證模具設(shè)計(jì)中的工藝合理性，借助于壓鑄模CAE分析，優(yōu)化最佳壓鑄工藝，使模具發(fā)揮最佳應(yīng)用效果，對(duì)提高模具使用壽命極為有益。
3、模具零件材料選擇與材料質(zhì)量
壓鑄模與金屬液接觸的零件應(yīng)選擇熱作模具鋼，根據(jù)壓鑄件的精度要求、生產(chǎn)批量、用戶(hù)要求、模具成本等方面考慮選擇性?xún)r(jià)比適中的鋼材。模具材料要具有較高的高溫強(qiáng)度與韌度，優(yōu)良的高溫耐磨性、抗氧化性與抗回火穩(wěn)定性，良好的熱疲勞性能，良好的淬透性好、熱處理變形小。
壓鑄模其它零件根據(jù)功用合理選擇鋼材。
模具材料要求內(nèi)部組織均勻無(wú)缺陷，避免材料內(nèi)部缺陷，如疏松、縮孔 、夾雜成份偏析、碳化物分布不均；原材料表面缺陷，如氧化、脫碳、折疊、疤痕、裂紋等。否則不僅影響模具的裂紋、強(qiáng)度、熱疲勞性能，而且還影響熱處理變形。必要時(shí)對(duì)模具材料進(jìn)行超聲波或磁粉探傷，確保原材料質(zhì)量。
4、模具零件毛坯熱加工
模具零件毛坯大多要經(jīng)過(guò)軋制或鍛造成形，鍛造加熱會(huì)產(chǎn)生過(guò)熱、過(guò)燒缺陷。過(guò)熱可以經(jīng)過(guò)后續(xù)熱處理修復(fù)，一旦過(guò)燒是不可修復(fù)的，鍛件將成為廢品。
熱作模具鋼模具零件毛坯鍛造時(shí)，鍛造方法一般有特殊要求，如壓鑄模用鋼普遍采用 3Cr2W8V 或 H13等材料。為充分發(fā)揮模具鋼的潛力 ,耐熱模具鋼一般需要經(jīng)過(guò)鍛造工序,以破壞原始的帶狀組織或碳化物的聚集,提高其力學(xué)性能。鋼坯應(yīng)通過(guò)多向反復(fù)鍛打,控制碳化物偏析,消除纖維狀組織及方向性,在鍛件內(nèi)部不允許有微裂紋、白點(diǎn)、縮孔等缺陷。
如果鍛造時(shí)只保證了外型尺寸，而鋼材中的樹(shù)枝狀晶體、夾雜碳化物、縮孔、氣泡等疏松缺陷沿加工方法被延伸拉長(zhǎng)，形成流線(xiàn)，這種流線(xiàn)對(duì)以后的最后的淬火變形、開(kāi)裂、使用過(guò)程中的脆裂、失效傾向影響極大。
鍛件應(yīng)進(jìn)行退火處理,以達(dá)到所需要的硬度和金相組織，為后續(xù)機(jī)械加工、熱處理做準(zhǔn)備。
型芯、鑲塊等重要模塊應(yīng)進(jìn)行探傷,檢查合格后方可使用。
5、模具零件加工
導(dǎo)滑零件表面的粗糙度要達(dá)到設(shè)計(jì)要求 ,防止因擦傷而影響壓鑄模的壽命。
電火花加工產(chǎn)生應(yīng)力，模具表面產(chǎn)生一層富集電極元素和電介質(zhì)元素的白亮層，這一層本身會(huì)有裂紋，有應(yīng)力。電火花加工時(shí)應(yīng)采用高的頻率，使白亮層減到最小。同時(shí)必須進(jìn)行拋光方法去除，并進(jìn)行回火處理。
線(xiàn)切割加工時(shí)脈沖能量的大小對(duì)線(xiàn)切割變質(zhì)層的微觀形貌 、組織結(jié)構(gòu) 、應(yīng)力分布以及變質(zhì)層的厚度都有一定的影響。小脈沖能量切割可使變質(zhì)層深度和微裂紋減少。補(bǔ)充回火、拋光可以消除表面的裂紋, 噴丸形變處理可有效地提高模具的耐磨性和疲勞強(qiáng)度, 從而使冷沖模具的使用壽命得到顯著的提高。
模具型腔面進(jìn)行磨削加工時(shí)，由于磨削速度過(guò)大，砂輪粒度過(guò)細(xì)或冷卻條件差等因素影響，均會(huì)導(dǎo)致磨削表面過(guò)熱或引起表面軟化，硬度降低，使模具在使用中因磨損嚴(yán)重，或熱應(yīng)力而產(chǎn)生磨削裂紋，影響模具使用壽命。
正確的熱處理工藝是提高壓鑄模使用壽命的一個(gè)關(guān)鍵。通過(guò)熱處理可改變材料的金相組織，保證必要的強(qiáng)度、硬度、高溫下尺寸穩(wěn)定性、抗熱疲勞性能和材料切削性能，得到最佳的模具性能。模具零件熱處理后性能受淬火加熱溫度、保溫時(shí)間、冷卻速度和回火溫度控制。
以壓鑄模常用材料4Cr5MoSiV1(H13)鋼為例，鍛造后采用等溫球化退火+淬火+回火比常規(guī)退火+淬火+回火工藝模具壽命有較大程度提高。表面處理技術(shù)如離子滲氮、軟氮化、PVD涂層技術(shù)、激光表面技術(shù)等應(yīng)用是綜合改善模具使用壽命的關(guān)鍵。
7、模具的正確使用和維護(hù)
模具在生產(chǎn)前應(yīng)預(yù)熱到一定的溫度，否則當(dāng)高溫金屬液充型時(shí)產(chǎn)生激冷，導(dǎo)致模具內(nèi)外層溫度梯度增大，形成熱應(yīng)力，使模具表面龜裂，甚至開(kāi)裂。
采用溫控措施 ,使壓鑄模在生產(chǎn)過(guò)程中保持適當(dāng)?shù)墓ぷ鳒囟确秶鷥?nèi),避免因壓鑄模溫度過(guò)高而造成運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)失靈。 壓鑄模的導(dǎo)滑部位應(yīng)按時(shí)潤(rùn)滑。
選用壓鑄工藝參數(shù)時(shí),在滿(mǎn)足成形工藝的前提下 ,應(yīng)盡量采用較低的澆注溫度、壓射速度及壓射比壓。
壓鑄涂料應(yīng)厚度適中、厚薄均勻。
調(diào)整機(jī)器的鎖模力，使模具受力均勻。
對(duì)合金熔煉嚴(yán)格控制，減少金屬液中氣體。
模具定期維護(hù)與保養(yǎng)，投產(chǎn)后的壓鑄模型腔部位需定期進(jìn)行消除熱應(yīng)力。
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