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1 工作条件及性能要求

压铸模具是完成压铸生产的基本工具。 用于在1000℃高温、150-500MPa高压下对熔融金属进行压铸。 加工对象包括铅、锌、铝、镁、铜等合金。 由于这些金属和合金的熔点不同，对模具的性能要求也不完全相同。

1.1 压铸模具的工作条件

(1)与其他模具相比，压铸模具的工作条件十分恶劣。 压铸的不同金属必须承受 150 至 500 MPa 的极高压力。

(2)工作时经常与300℃～1000℃的熔融金属接触，不同压铸合金的浇注温度也不同。 并且不断地反复加热和冷却，沿截面的温度梯度很大。

(3)当模具工作型腔暴露在以150m/s~70m/s高速注入的熔融金属中时，会发生严重磨损。

(4)在模具型腔内液态金属冲刷和侵蚀的作用下，金属很容易粘附在模具型腔表面(特别是铝合金)，甚至渗入模具表面或与模具发生化学变化。模具表面的金属腐蚀模具。 面条。

1.2 压铸模具的其他性能要求

压力铸造可以铸造形状复杂、精度高、表面粗糙度小、机械性能好的零件。 因此，压铸模具应具有以下性能要求：

(1)更高的高温强度和韧性

压铸模具在注射熔融金属时承受高温、高压和热应力，容易变形甚至开裂。 因此，模具材料应具有足够的高温强度和韧性，并在工作温度下具有较高的硬度。

(2)优异的高温耐磨性、抗氧化性和抗回火稳定性

当高温熔融金属高速注入铸型时以及铸造后脱模时，会发生较大的摩擦。 为保证模具的长期使用，模具在工作温度下应具有较高的耐磨性。 连续大批量生产并长期暴露在一定温度下的压铸模具应继续保持其高硬度，不应粘在模具上或产生氧化皮。 因此，模具还应具有良好的抗氧化性和回火稳定性。

(3)良好的热疲劳性能

压铸模具表面在高温下反复加热和冷却，不断膨胀和收缩，产生交变热应力。 当这种应力超过模具材料的弹性极限时，就会发生重复的塑性变形，引起热疲劳。 同时，如果模具表面长期受到熔融金属的腐蚀和氧化，就会逐渐产生细小的裂纹。 大多数情况下，热疲劳是决定压铸模具寿命的最重要因素。

(4)高抗熔损性

随着压铸机的大型化，压铸压力也不断增大，从低压20～30MPa到高压150～500MPa。 高温高压铸造会产生明显的熔体损伤，模具对此应有较大的抵抗力。 为此，模具材料必须具有较大的高温强度，与熔融金属的亲和力要小，模具表面粗糙度要小，并附有适当的保护层，如氧化模、氮化层，而不能有脱碳层的存在。

(5)淬透性好，热处理变形小

压铸模具的一般制造方法是用退火后的模具材料雕刻出型腔，然后对其进行热处理以获得所需的硬度，或者先对模具材料进行热处理以获得所需的硬度，然后雕刻型腔。 先雕刻型腔再热处理的制造方法，硬度和强度高，不易产生熔损和热疲劳。 无论采用哪种方法进行热处理，都需要获得均匀的硬度，因此要求有良好的淬透性。 特别是先雕刻型腔再热处理时，必须采用热处理变形小的材料。 对于大型模具尤其如此。 重要的。

(6) 更好的切削加工性和磨削性

压铸模型型腔是通过切削加工制成的，因此模具材料应具有良好的切削加工性。 必须指出的是，耐磨性好的材料一般切削加工性较差。 许多模具钢都是这种情况。 即使在退火状态下，基部部分仍然比较坚硬。 再加上硬质合金，一般很难切削。

为了获得较光滑的压铸件，要求模具型腔的表面粗糙度较小，因此模具材料还应具有良好的抛光性能。

(7)材料内部结构均匀、无缺陷

模具材料的结构应均匀、无缺陷、方向性少。 否则，不仅会影响模具的裂纹、强度、热疲劳性能，还会影响热处理变形。

2 压铸模具材料选择原则

从上面的分析和介绍可以看出，压铸模具材料的选择原则是：

首先，能够满足压铸材料的工作条件要求。

其次，根据压铸件的尺寸并考虑生产批次确定模具尺寸，见表3。

三是根据钢材供应情况，优先考虑冶金质量稳定的我国生产的钢材。

四、大中型精密压铸模具应采用加工性能好、性能可靠、使用寿命长的钢种。

提高模具寿命的3种方法

随着现代技术的进步，积极推广新技术的应用是进一步提高模具寿命的重要手段。 目前比较成熟的提高模具寿命的新工艺包括两大类：模具整体钢化处理和模具表面强化处理。

3.1 整体强化处理

3Cr2W8V模具钢应用广泛。 常规热处理工艺为1050℃~1100℃淬火，550℃~620℃回火，硬度一般为45HRC~50HRC。 使用过程中常出现早期断裂，模具寿命往往较低。 例如采用高温淬火+高温回火新工艺，即1150℃高温淬火，640℃～680℃高温回火，硬度为40HRC左右，得到回火屈氏体组织。 这样，虽然硬度有所降低，但抗热疲劳性能和断裂韧性却大大提高，避免了使用过程中断裂的发生，使用寿命显着延长。 如果回火温度控制在620℃至640℃，硬度保持在43HRC左右，对于某些冲头形状可以延迟塌陷时间。

3.2 表面强化处理

近年来，随着工业的发展，对产品质量的要求越来越严格，因此对模具的要求也越来越高。 特别是精密压铸模具，不仅要求机械性能高，而且变形小，热处理后基本不再加工。 下面介绍三种常用的模具表面强化处理：

(1)结晶器气体软氮化

气体软氮化是在液体软氮化基础上发展起来的一种新型化学热处理工艺。 该工艺采用尿素、甲酸胺、三乙醇胺等有机化合物作为渗透剂，在井式炉中，或添加氨、渗碳气体等添加剂进行渗氮处理。

气体氮碳共渗工艺除了具有液体氮碳共渗的优点外，还具有温度低、时间短、变形小、不受钢种限制等优点。 处理后可显着提高模具型腔的耐磨性、疲劳性、抗咬合性和抗划伤性。 此外，还解决了液体软氮化的毒性问题，并具有工作条件好、氮化质量稳定、工艺操作方便等优点。

3Cr2W8V压铸模具经过气体软氮化及强化处理后，一般可提高2～10倍，具体取决于压铸件的材料、形状和尺寸。

(2)模具离子渗氮

离子渗氮是一种新的化学热处理工艺，可提高模具零件的耐磨性、疲劳强度和耐腐蚀性。 生产实践证明，应用于压铸模具上具有良好的效果。

(3)模具渗铬

压铸模具渗铬可以提高模具型腔的表面硬度（HV1300以上）、耐磨性、耐腐蚀性、疲劳强度和高温抗氧化能力。 对于磨损严重的模具，可显着提高使用寿命。

模具渗铬时，加热至950℃~1100℃保温5h~10h，形成结合牢固的铬层。 铬层的厚度一般较小，不影响模具型腔的尺寸。

例如，对于某厂压铸件的一般形状和尺寸，铝合金压铸模具3Cr2W8V经过渗铬后，使用寿命可提高10倍左右。

压铸模具的工作条件极其复杂和恶劣。 模具在使用过程中常常会出现多种损坏现象。 这些损害相互作用、相互促进，最终以一种或多种形式失效。 因此，在选择模具钢材时，应进行认真讨论和分析，采取最佳措施，提高压铸模具的使用寿命。 这对于降低生产成本、提高经济效益具有重要的现实意义。