模具是一種重要的工藝裝備，其使用性能的好壞、壽命的高低，直接影響一個企業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量，更新?lián)Q代的速度，技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益和產(chǎn)品在市場上的競爭能力。因此，世界各國都在不斷地研究著使模具達(dá)到強(qiáng)韌化的工藝和技術(shù)，縮短模具的制造周期，提高模具的加工質(zhì)量，延長模具的使用壽命諸方向上去努力。那么，怎么提高壓鑄模具壽命呢？
1、壓鑄模具材料的選用
為提高熱沖擊韌度，目前常用的H13鋼的化學(xué)成分純凈度要求為:優(yōu)級鋼S含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）要小于0.005%；超級H13鋼要求S含量小于0、003%；P含量小于0.015%。鋼的晶界無共晶碳化物夾雜，大塊狀的共晶碳化物和雜質(zhì)強(qiáng)度極小，不能抵抗熱疲勞，降低了鋼材的塑性，是龜裂發(fā)生的起源點(diǎn)。要使用電渣重熔爐的精煉鋼，它不僅純凈度高，還具有組織致密、優(yōu)良的熱疲勞抗力、抗熱裂性好、優(yōu)良的韌性及塑性，優(yōu)良的拋光性、較好的異向同性等性能。鋼材的均一性要求材料的組織要均勻，鋼坯具備任意方向力學(xué)性能同性，不要有縱、橫、深方向的性能差異。
正確選用模具材料，采用高強(qiáng)度合金材料可以提高模具使用壽命。優(yōu)選用撫順特鋼8407、2344、H13、SKD61材料。
2、壓鑄模具的熱處理
H13鋼采用高壓液氮?dú)饫涓哒婵諣t淬火為好，可以有效防止模具表面的脫碳、氧化、變形和開裂把淬火溫度升高到1020~1050℃，根據(jù)模塊材料的尺寸大小，和各個零部件要求的強(qiáng)度和韌性，適當(dāng)控制溫度和保溫時間，使合金碳化物充分溶入奧氏體，這樣可以減少模具因熱處理碳化物溶解不充分，殘留在晶界之間而造成的模具龜裂。但要注意鋼的臨界點(diǎn)Acl和Ac3及保溫時間,防止奧氏體粗化。淬火后用不同溫度分3次回火。特別注意回火的效果,如果還要進(jìn)行氮化處理,可以減少一次回火處理。
模具加工時產(chǎn)生的切削應(yīng)力、電火花放電變質(zhì)層的應(yīng)力、和壓鑄時產(chǎn)生的熱疲勞應(yīng)力，可用退火來減輕或消除。模具應(yīng)定期退火處理消除應(yīng)力：第一次去應(yīng)力退火應(yīng)安排在淬火之前（退火溫度700~750℃）第二次去應(yīng)力退火應(yīng)安排在試模合格后的量產(chǎn)之前，再在壓鑄1萬模、3萬模時各退火處理一次。，氮化一次可以代替一次退火處理。對H13鋼退火消除應(yīng)力的溫度比淬火時最后一次回火的溫度低20~40℃保溫時間為1.0~1.5h。
合理選擇模具的硬度（HRC）,如果硬度偏低，易出現(xiàn)粘模和早期龜裂，如果硬度太高又可能開裂，所以一般建議：鋅合金壓鑄模硬度（HRC）為(HRC)為47~52；中、小型的鋁、鎂合金壓鑄模為46~48；尺寸大的鋁、鎂合金鑄件和比較厚或形狀復(fù)雜件的模具，應(yīng)適當(dāng)降低硬度（HRC）為44~46。
對壓鑄模的型腔表面容易出現(xiàn)粘模的部位和所有的型芯，應(yīng)選用氮化、碳氮共滲等表面強(qiáng)化處理，以減少粘?；蚯治g。目前使用的KANUC處理的比較多。如需氮化、型面的氮化層總深度應(yīng)低于0.2~0.3mm，應(yīng)根據(jù)鑄件壁厚由厚到薄控制在0.04~0.08mm，且應(yīng)無化合物白亮層，防止過厚的白亮層碎裂后引起模具龜裂。對容易粘模部位的零件，可以每壓鑄1~2萬模進(jìn)行一次氮化等表面處理。當(dāng)模具壓鑄8~10萬模次之后，由于硬度降低容易出現(xiàn)粘模時，也可以進(jìn)行氮化處理。每次退火和氮化之前、后都要對模具表面進(jìn)行拋光處理。為防止模具型腔在量產(chǎn)之前出現(xiàn)氧化銹蝕，在試模合格后，應(yīng)對模具進(jìn)行530~560℃保濕1.5~2.0H的預(yù)氧化熱處理。
3、壓鑄模具的設(shè)計(jì)
壓鑄件壁厚應(yīng)盡量均勻$一般小件厚度為2.5±1mm,中件厚度為3.0±1mm,大件厚度為4.0±1mm,棱角過渡要有圓角或斜坡以減小應(yīng)力集中,可使用筋條結(jié)構(gòu)消除鑄件形成的熱節(jié).過厚的壓鑄件內(nèi)部組織晶粒粗大,會形成氣孔、縮松、氧化、內(nèi)部裂紋，并伴隨有應(yīng)力源產(chǎn)生，以致其強(qiáng)度和耐用性能會低于加強(qiáng)筋輔助結(jié)構(gòu)形成的產(chǎn)品。
模具的易龜裂部位和易損傷部位盡量采取鑲件結(jié)構(gòu)，損壞后便于維修和更換。但成型零件上的鑲拼孔，包括型芯孔至模具的邊緣或附近的另一孔的距離不要太小，并且鑲拼孔的內(nèi)角要有較大的圓倒角，以免成為模具早期龜裂的薄弱部位。
提高模具設(shè)計(jì)剛性，要分析模具型腔各個部位的受力情況。型腔受到的力有合金液充填時的壓力、脹型力、沖擊力，還有脫模時的拉力、摩擦力，溫度高低變化產(chǎn)生的熱應(yīng)力，開合模、抽插芯時受到的壓力、拉力、預(yù)緊力等。設(shè)計(jì)時要使模具中各組件、各部位都具有足夠的厚度、寬度，使模具有足夠的剛性以承受各種應(yīng)力。還要使這些受力達(dá)到適當(dāng)?shù)钠胶猓ㄟ@一點(diǎn)很重要），以防止模具變形、開裂。制造時注意模具的細(xì)薄截面、模塊的凹角根部是模具出現(xiàn)斷裂的敏感部位，要保證其配合精度，如果模塊配合的預(yù)緊力過大，它會把合模力集中到一點(diǎn)上，這是模具出現(xiàn)大面積斷裂的主要因素。
為了較好的預(yù)防模具出現(xiàn)整體變形。正確設(shè)計(jì)模具型腔的受力中心位置，使其盡量靠近壓鑄機(jī)的受力中心。動模背后的兩個墊塊要盡量支撐在模具的型腔鑲塊上，不要只支撐在型腔鑲塊外的套板上；動模背后中間的支撐柱或支撐塊的支撐面積要足夠大，否則會使支撐塊的端面(甚至使壓鑄機(jī)的模具安裝板面）容易被壓變形而失去支撐的效果。
模具上有凹角的部位容易產(chǎn)生應(yīng)力集中,產(chǎn)品轉(zhuǎn)角處盡量要有較大的過渡圓角,避免出現(xiàn)窄而深的凹角、凹槽、鋁、鎂合金壓鑄模具的型腔轉(zhuǎn)角半徑應(yīng)大于1.0mm表面粗糙度要小,避免圓角處早期開裂。在內(nèi)澆口附近，盡量加大圓角半徑，能夠較好的延緩模具早期龜裂紋的出現(xiàn)。
合理選用鑲塊、活動滑塊組合結(jié)構(gòu)，避免模塊上出現(xiàn)較銳的尖角、并使鑲拼接觸密封面的結(jié)合面積要比較大，要使滑塊出現(xiàn)退讓時，也不會出現(xiàn)鋁水從密封面竄入到滑塊的導(dǎo)滑槽里；為防止運(yùn)動卡滯，滑塊的側(cè)面使用斜面配合。
正確設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)，設(shè)計(jì)內(nèi)澆口的位置和充填流向時，盡量防止高速充填的鋁水正面噴射沖擊到型壁或型芯。設(shè)計(jì)內(nèi)澆口截面大小時，如果選用的壓射充填速度太高，有大量的動能減速后轉(zhuǎn)變成熱能傳遞到模具上，使模具溫度升高，促使模具出現(xiàn)粘模、龜裂、沖蝕缺陷。
壓鑄鋁水的最大充填速度不應(yīng)超過56m/s，充填速度以≤46m/s為好。設(shè)計(jì)內(nèi)澆口的厚度時，在保證產(chǎn)品表面品質(zhì)的情況下，還是選用厚而大一點(diǎn)的內(nèi)澆口為好，這樣可以增加流量，又不增加對模具的沖擊力。
要正確選擇各組件的配合公差和表面粗糙度,因模具受熱不均勻和膨脹不均勻,會使配合公差產(chǎn)生變化,會使部件運(yùn)動失靈而導(dǎo)致模具表面損傷,也會使動、定模套板之間的合模間隙增加,引起飛邊和飛料。為防止飛料,在分型面上,動、定模型腔鑲塊平面應(yīng)比動定模套板平面略高,一般在0~0.080mm范圍內(nèi),特別要求緊密合模后動、定模套板的間隙要在0.030~0.100mm范圍內(nèi).在套板上的排氣道最淺處的深度為0.12~0.15mm,它一定要包括合模后動、定模套板的間隙.只有這樣才能防止飛邊、飛料和粘模.盡量讓套板各部位的分型面與模塊的分型面一致,從模塊到套板一樣平齊,減少分型面的臺階,便于排氣和防止飛邊粘模。
盡量不要在內(nèi)澆口附近的型腔平面上設(shè)置產(chǎn)品的字樣、標(biāo)記和頂桿，這些都會引起模具過早的龜裂，也會使字樣標(biāo)記過早的變得不清晰。
盡量利用P-q2圖，使模具能夠很好的與壓鑄機(jī)進(jìn)行匹配，提高產(chǎn)品的合格率和生產(chǎn)效率，延長模具的使用壽命。
4、壓鑄模具的冷卻和加熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
為了能夠調(diào)控模具溫度，防止模具變形和龜裂，一定要給模具設(shè)計(jì)冷卻、加熱溫控系統(tǒng)。通常在模具模塊的內(nèi)部開設(shè)φ（6~12）mm孔徑的管道,在型芯和模塊中開設(shè)φ（3~12）mm冷卻孔,通水進(jìn)行冷卻,通熱油進(jìn)行加熱.在沒有模溫機(jī)的壓鑄廠,也可以使用電加熱管(要控制發(fā)熱溫度≤400℃)和測溫儀置入模具，進(jìn)行自動加熱來預(yù)熱模具。
在型腔模塊的背面，加工出的φ（6~12）mm孔，此孔要距離型腔表面（25±5）要距離冷卻水或加熱油通道在50mm以上,插入熱電偶連接在壓鑄機(jī)的測溫儀器上。
在模具的橫澆道、分支澆道、內(nèi)澆口附近，在鑄件厚壁處的型腔、型芯等模具吸收熱量比較多的部位要通水冷卻。對薄壁處的型腔，對遠(yuǎn)離內(nèi)澆口的滑塊抽芯，和模具型腔的一些吸收熱量少、散熱快的部位，要設(shè)計(jì)用熱油或用電加熱管加熱模具。一般通入的熱油溫度為200~350℃。注意模具的冷卻水通道距離模具表面或模具轉(zhuǎn)角要有足夠的距離，以避免這些部位的型面出現(xiàn)早期龜裂或開裂。
模具每個進(jìn)水管接頭要有開關(guān)，能控制冷卻水的流量，以便調(diào)節(jié)模具各部位的溫度。冷卻水管道里出現(xiàn)的銹蝕和集垢，會影響模具的冷卻效果，要及時清除。模具外接的管道和接頭建議使用銅材和不銹鋼材質(zhì)，以防生銹后堵塞管道。
5、壓鑄模具的制造加工對模具壽命的影響
模具制造的尺寸精度和配合精度要高，密封接觸的配合面，必須密封配合，密封接觸的面積要大，防止鋁液鉆入。盡量避免人為因素造成的燒焊修補(bǔ)處理，因模具燒焊修補(bǔ)過的部位，很容易出現(xiàn)龜裂。
電脈沖放電加工后的型腔表面會產(chǎn)生出一個變質(zhì)層，這一層的化學(xué)成分、金相組織、力學(xué)性能$強(qiáng)度、硬度、韌性等都發(fā)生了改變，變質(zhì)層又硬又脆，并有應(yīng)力和大量的微裂紋，會引起模具早期龜裂；電脈沖或線切割放電精細(xì)加工時，應(yīng)盡量采用低的電流及高的頻率，以減小模具表面的過燒深度。使用好的電火花專用油液，可以起到?jīng)_洗、冷卻、潤滑、絕緣、防電離和減輕變質(zhì)層的作用。放電時浸油比沖油能更好地減輕變質(zhì)層。無論變質(zhì)層深淺，它在模具表面均有極大的應(yīng)力，若不消除其白亮層和殘余應(yīng)力，在使用過程中，模具表面就會較早的產(chǎn)生龜裂、沖蝕和開裂。
模具型腔精加工時，走刀量要小，不要留下刀痕，必要時需留下打磨拋光的余量。模具型腔的所有表面，即使沒有留下加工刀痕的表面，都要進(jìn)行一次打磨拋光，用以消除刀具加工或放電加工產(chǎn)生的硬化層和白亮層。但要注意，打磨時不要讓模具局部過熱，以防燒傷模具表面和降低模具的硬度。消除硬化層，白亮層和去除應(yīng)力的方法有：①用油石打磨、研磨拋光、化學(xué)溶蝕去除；②噴玻璃丸的方法既可以去除表面熔化凝固層，消除殘余拉應(yīng)力，還可以形成壓應(yīng)力，是目前延緩龜裂的好方法③在不降低硬度的情況下，低溫回火也可大幅度降低模具的表面應(yīng)力。模具型腔表面拋光時，粗糙度要以產(chǎn)品而定：（1）薄壁、表面要求光亮的產(chǎn)品表面位置，型腔表面要適當(dāng)拋光，表面粗糙度Ra為0.2~0.4μm;(2)厚壁。表面要求一般的產(chǎn)品表面處，型腔表面可拋光，表面粗糙度Ra為0.4~0.8μm(3)一般不要求拋光為鏡面要使脫模劑能在模具表面均勻附著,但刀痕一定要拋光,以免模具過早的出現(xiàn)龜裂;(4)要注意交叉打磨,模具表面打磨過的痕跡,不要有明顯的打磨方向。
6、壓鑄工藝和生產(chǎn)操作對壓鑄模具壽命的影響
增加壓鑄鋁合金中的鐵含量，可以有效地減輕粘模程度，一般要求鋁合金的鐵含量≤1.5%，實(shí)際生產(chǎn)中鋁水的鐵含量控制在0.65~0.90%范圍內(nèi)為好。在壓鑄過程中鋁液溫度波動應(yīng)在±10℃之內(nèi)，ADC12合金春秋季澆注溫度建議小于660℃,冬、夏季溫度可以上下變化10℃，這樣可以消除季節(jié)性的缺陷。模具內(nèi)澆口附近容易龜裂、侵蝕，遠(yuǎn)離內(nèi)澆口的部位不容易龜裂、侵蝕，這主要是因?yàn)樵趦?nèi)澆口附近，，高溫的鋁水傳遞給模具的熱量比較多，致使模具溫度比較高。所以在不影響產(chǎn)品品質(zhì)的前提下，應(yīng)盡量降低鋁水的澆注溫度。
在滿足成形情形下，盡量使用比較低的低速壓射速度和高速壓射速度，充填速度過高會造成粘模、沖蝕、龜裂；當(dāng)?shù)退賶荷渌俣容^高使金屬液包裹較多的氣體時，氣體在高速壓射進(jìn)入型腔中的低壓區(qū)會膨脹，氣體膨脹產(chǎn)生爆破，氣體帶動鋁液以很高的速度沖擊、侵蝕型腔表面，造成型腔表面氣蝕缺損（這種氣蝕在溢流槽澆口處也會出現(xiàn)），被氣蝕的表面還會有裂紋產(chǎn)生。
在滿足成形良好的條件下，盡可能選用較小的壓力，可以觀察殼形和圓形產(chǎn)品，在模具壓鑄幾萬模之后，在產(chǎn)品同一部位的外表面比內(nèi)表面龜裂紋大出很多，這說明在相同的條件之下，模具受到鋁液包裹擠壓與膨脹拉伸的力量方向不同，致使模具出現(xiàn)龜裂的缺陷大小相差很大；特別是在模具型腔的凹角處，拉伸和熱應(yīng)力都會集中在這里，凹角處會過早的出現(xiàn)龜裂和開裂裂紋；而在模具的凸角和型芯表面受到擠壓和熱沖擊力，雖然會出現(xiàn)粘模，但出現(xiàn)應(yīng)力集中情況很小，模具不容易出現(xiàn)龜裂，可見鋁液壓力的大小和受力方向?qū)δ＞啐斄训挠绊懯呛艽蟮?，有時為了配套不容易出現(xiàn)龜裂模塊的壽命，可以采用比較好的模具材料或熱處理的方法，來提高容易龜裂模塊的壽命。
壓鑄時模具表面溫度由100℃上升到610℃，比200℃上升到610℃容易引起龜裂，表面溫度由200℃上升到680℃,比200℃上升到610℃更容易引起龜裂，所以一定要使模具承受的溫度低、溫差變化量比較小、處于高溫的時間短。一般產(chǎn)品壓鑄開模后的2~3S時測量模具表面的溫度（或用熱電偶測量模具內(nèi)部溫度）應(yīng)不高于澆注的合金液溫度的40%45%，即鋁合金模具溫度應(yīng)小于320℃，以200~280℃為好合模時模具表面的溫度應(yīng)不低于合金澆注溫度的20%，一般以130~210℃為好。
壓鑄鋁合金模具預(yù)熱至180~300℃再澆注壓射，比用鋁液直接澆注壓射來預(yù)熱模具，能延緩模具表面龜裂紋的出現(xiàn)。因?yàn)橛娩X液直接澆注壓射來預(yù)熱模具，模具表面承受到的溫度差比較大。模具預(yù)熱后壓鑄的前10~20模鑄件，要使用低速壓射，以減小鋁液與模具接觸的緊密程度，降低熱量傳遞給模具的速度，達(dá)到緩慢加熱的目的。
壓鑄操作時均勻噴涂脫模劑，可以減輕鋁液對模具的粘模和磨損。為了防止脫模劑對模具激冷，冬天對水基脫模劑要預(yù)熱到20~30℃為好。噴脫模劑要形成霧狀，噴嘴應(yīng)距型面（20±10）mm,斜向模面角度15°±5°的效果最好.不可噴涂過多脫模劑,噴涂時間控制在0.5~2.5s之間;禁止噴灑/澆灌式的噴涂,以防對模具表面急速的激冷.可以采用動、定模多次交換噴涂的方法，以減小激冷的速度。另外，鑄件頂出后，要在頂桿頭部噴涂上涂料得到潤滑之后再退回，以防頂桿運(yùn)動卡滯。
7、壓鑄模的使用和維護(hù)保養(yǎng)
模具在安裝時，動、定模每半模至少要安裝6個壓板螺栓，如果每半模只安裝4個壓板螺栓，只要有一個螺栓松動，其他個螺栓受力嚴(yán)重失衡，，螺栓就會很快被拉變形或拉斷，甚至?xí)霈F(xiàn)模具被拉而掉下來的事故。
壓鑄過程中，要及時打磨拋光模具型腔的粘模痕跡，，但要注意不要用硬的工具鑿傷或敲傷模具。當(dāng)模具型腔表面粗糙度變大后，要進(jìn)行很好的拋光處理。當(dāng)產(chǎn)品全部或部分粘模在模具型腔里時，要由有經(jīng)驗(yàn)的模具修理人員來處理，以防壓鑄工處理時損壞模具。
每班給模具滑塊、導(dǎo)柱、頂桿涂一次潤滑油，每班檢查疏通模具的冷卻水通道，使其暢通和密封。每班觀察模具的分型面和滑塊的密封配合情況，對模具的飛邊和披縫一定要早發(fā)現(xiàn)、早修理，以防其致使模具出現(xiàn)嚴(yán)重的壓傷、凹陷、變形及飛料的缺陷。
當(dāng)模具停產(chǎn)不使用時，最好在壓鑄最后一模之后，不要給模具再噴刷涂料，如果已經(jīng)噴涂了涂料，也要用壓縮空氣吹干凈模具表面和深腔里的殘留水分，以防模具生銹。每批生產(chǎn)完成后，或在每生產(chǎn)一萬模時，要對模具進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。每次保養(yǎng)時，需涂紅丹粉檢查模具的變形和密封配合情況，消除間隙防止飛料，消除模塊或滑塊受力不均衡，防止模塊壓壞、爆裂，保養(yǎng)后要給模具型腔、抽芯滑塊、頂桿、導(dǎo)柱，分型面等涂防銹油。
模具已經(jīng)出現(xiàn)小范圍的沖蝕、掉塊、缺損、裂紋缺陷后，在不能做成鑲件更換時，只有給模具用氬弧焊修補(bǔ)。為有效地防止壓鑄模具焊補(bǔ)后容易出現(xiàn)龜裂，焊補(bǔ)時首先要選用模具鋼材制造廠家指定使用的氬弧焊焊條，并注意區(qū)分在模具淬火處理前后使用的焊條規(guī)格有可能不一樣。對模具進(jìn)行氬弧焊之前，先要把模具龜裂等缺陷修磨掉呈現(xiàn)出金屬基體，使用電熱爐預(yù)熱模塊達(dá)到300~450℃（若使用乙炔氧焊的火焰慢慢烘烤預(yù)熱模具，由于預(yù)熱的范圍小，不一定達(dá)到要求的溫度范圍，溫度也不均勻，對防止焊補(bǔ)后出現(xiàn)龜裂沒有明顯的效果）。并把表面清理干凈之后再進(jìn)行氬弧焊，防止焊補(bǔ)時出現(xiàn)氣孔當(dāng)模具溫度高于475℃時要停止焊補(bǔ)，讓模具降溫后再焊；焊接時注意，一定要隔行焊補(bǔ)，不要一行挨一行焊補(bǔ)，這樣可以較好的降低焊接時產(chǎn)生的升溫和應(yīng)力。淬火之后的焊補(bǔ)，再在低于淬火回火溫度以下20~50℃。保溫2~3h去應(yīng)力退火(淬火之前的焊補(bǔ)，退火溫度是750℃)這樣可以很好的消除焊接時產(chǎn)生的應(yīng)力。
對于模具表面粘附的涂料燒結(jié)集碳，除用油石和砂紙拋光外，用氣動噴投玻璃丸或噴陶瓷丸的方法，不僅能均勻有效的清除掉集碳，還不影響模具的尺寸精度。
