金属压铸模具寿命问题的研讨.doc

压铸模具寿命问题的探讨 提高金属压铸模具寿命对从事模具制造和压铸生产的企业而言，代表的就是生产效率、产品质量的提升与生产成本的下降，同时，更大范围的对企业的商业信誉与市场定位有直接影响。国内模具寿命较低是国内的模具无法与先进模具工业国家竞争的主要原因之一，其中以金属压铸模具尤甚。但影响金属压铸模使用寿命的因素很多，并非单纯的模具问题，如压铸产品结构、模具结构与制造工艺、压铸成型工艺、模具材料与热处理及模具使用的维护保养等诸多因素密切相关，因此，企业在提高模具寿命项目实施中，一方面既要强调重点突破，克服技术瓶颈；另一方面更要积极进行相关因素的综合治理，从根本上提高企业生产技术的系统能力。 影响金属压铸模使用寿命的因素（详见图1），为了易于分析与控制，建议把模具寿命看成三段，第一是先天阶段：从产品结构设计、产品材料到摸具选用的钢材等；第二是形成阶段：为模具设计制造及热处理工艺的正确控制，最终完成后的模具本身状况，其中含各道加工工艺控制，如EDM、热处理工艺；第三是后天阶段：模具的使用与维护保养阶段。这三个阶段出现的任何问题均会对模具造成致命伤害，而提高模具寿命也正是从这些方面入手。 1 压铸模的工作状况对模具的影响及模具失效报废的主要原因分析 1.1熔融的金属液以高压（100-200MPa）、高速进入型腔，对模具成型零件的表面产生激烈的冲击和冲刷，高温使模具硬度下降，导致型腔软化，产生塑性变形和早期磨损。因此，金属压铸模具必须有足够的红硬度、热稳定性、耐磨性和高温强韧性，以抵抗塑性变形和磨损。另外，高的冲击压力还会造成型芯的偏移和弯曲产生压铸件的质量波动，也是最常遇见的模具问题。 1.2在填充过程中，熔融的金属（铝）液以高温（约680℃）、高压、高速射入型腔，金属液中杂质和熔渣对模具成型表面会产生复杂的化学作用，产生化学腐蚀。熔融金属液逸出气泡使型腔发生气蚀。这些都在加速表面的腐蚀和裂纹的产生。因此，金属压铸模具应有一定的抗腐蚀性能。 1.3压铸模型在较高的工作温度下进行生产，使型腔表面局部瞬间温度高达500-640℃，存在着吸收金属在凝固过程放出的热量，产生热交换，模具材料因热传导的限制，型腔表面首先达到较高温度而膨胀，而内层模温则相对较低，膨胀量相对较小，使表面产生压应力；开模后，型腔表面与空气接触，受压缩空气和涂料的急冷而产生拉应力。型腔被反复加热与冷却，产生热应力、组织应力和机械应力，膨胀收缩不同期性和这种交变应力反复循环并随着生产次数的增加而增长，当交变应力超过模具材料的疲劳极限时，表面首先产生塑性变形，并逐渐在型面局部薄弱之处产生细、长、浅呈辐射网状裂纹，成为机械疲劳龟裂。此类问题是模具成型零件表面裂纹乃至整体开裂的主要原因，从而造成模具的报废。因此，压铸模具应有较高的冷热机械疲劳抗力。 2 影响压铸模型寿命之诸因素的讨论： 2.1铸件结构设计的影响 1）在满足铸件结构强度的条件下，宜采用薄壁结构。这除了减轻铸件重量外，也减少了模具的热载荷。但铸件壁的厚度也必须满足金属液在型腔中流动和填充的需要。 2）铸件壁厚应尽量均匀，避免产生热节和结构应力变型，并减少局部热量集中而加速局部模具材料的热疲劳。 3）铸件的转角外应有适当的铸造圆角，以避免在模具相应部位形成菱角，使该处产生裂纹和塌陷，同时也有利于改善填充条件。 4）铸件上应尽量避免窄而深的凹穴，以免模具的相应部位出现窄而高的凸台，使散热条件恶化，并因受冲击而弯曲、断裂。 5）铸件设计应考虑模具结构工艺，与制造工艺的可行性与合理性。 2.2模具设计的影响 1）模具中各元件应有足够的刚性和强度，以承受锁模力和金属液充填时的反压力而不产生较大的变形。导滑元件应有足够的刚度和表面耐磨性，保证模具使用过程中、起导滑、定位作用，必要时进行热处理并增加油槽润滑。所有与金属液接触的部位，均应选用耐热钢，并采取合适的热处理工艺。套板选用45钢或50钢并进行调质处理，大型模具也可选用球墨 铸铁。 2）正确选择各种元件的公差配合和表面粗糙度，使模具在工作温度下，活动部位不致咬合和窜入金属液，固定部位不致产生松动。 图1影响压铸模具寿命的因素 3）相对运动之构件应正确选择合适的不同硬度材料以防咬合。 4）设计浇注系统时，要尽量防止金属液正面冲击或冲刷型芯，减少浇口、溢流槽、排气槽靠近导柱、导套和抽芯机构，以免金属液窜人。 5）在成型压力与填充速度得以保障情况下，可适当增大内浇口截面积会提高模具使用寿命。 6）设计时应注意保持模具热平衡（尤其是大模具，复杂的模具），通过溢流槽、冷却系统合理设计，特别是采用温控系统，会大大提高模具寿命。 7）合理采用镶块组合结构，避免锐角、尖劈，以适应热处理工艺要求。设置推杆和型芯孔时，应与镶块边缘保持一定距离，溢流槽与