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摘 要：本文介绍了我国压铸模技术的现状，提出了正确使用及维护方法。
关键词：模具技术； 压铸模； 工艺分析
中图分类号：THl33.3 文献标识码：A 文章编号：1006-3315（2013）04-132-001
模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，因为模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。我国模具工业的发展，日益受到人们的重视和关注。近年来，随着我国汽车、电子、通讯等行业的迅猛发展，对金属压铸件的需求急剧增长，因而推动了压铸模技术的发展。汽车发动机缸罩、盖板、变速器壳体和摩托车发动机缸机、齿轮箱壳体、制动器、轮毂等铝合金铸件模具以及自动扶梯压铸模等，我国均已能够顺利生产。由于模具制造技术水平有较大幅度的提高，使汽车、摩托车上配套的铝合金压铸模大部分实现了国产化。
金属压铸模是压力铸造使用的合金钢模具。而压力铸造是液体金属在很高的压力下（几至几十兆帕），以很快的速度（约5～30m/s）射入压铸模型腔中，冷却凝固后得到铸件的方法。高压、高速是压铸法与其他铸造方法主要不同之处。和其他铸造方法相比，金属压铸件的尺寸精度高，表面粗糙度值小，可以铸出直径为1mm的孔，也可以铸出带螺纹的铸件。
金属压力铸造的主要问题是高压的液体金属容易冲坏铸模，所以金属压力铸模必须使用贵重的合金工具钢来制造，而且要求加工精度高、表面粗糙度值小，这就增加了压铸模的成本。因此，金属压力铸造一般适用于有色金属薄壁小铸件的大量生产。
金属压铸模根据模具本身的结构，可分为直接型腔模具、镶嵌式模具和组合式模具三类。直接型腔模具是在两块模板上直接加工出型腔的模具，主要用于小型模具。若用于大型模具，则由于热变形会引起导柱孔间距变形，故可能使模具无法使用。镶嵌式模具的型腔不是直接加工在模板上的，型腔镶块单独加工制造，然后将这些镶块镶嵌在模框内，组装成模具。与金属熔液直接接触的镶块、芯轴、浇通等处材料要用耐热模具钢，而模体等部位可用碳素钢制造。组合式模具可分为通用模座模和专用组合模。通用模座模是将标准的模座制造好，再按照其闭合状态来计型腔镶块。这种模具制造费用不高，但在铸造时需要更换镶块，费工时。在专用组合模里，安装在模座上的镶块部分，本身是已基本具备模具功能的独立单元。这些独立单元和模座以机械固定形式连接，故更换起来既简单方便又省时。
压铸模是在高温、高压下进行工作的，其工作过程是通过压铸机将熔融的金属合金压入到压铸模型腔内成形来实现的。为了使用好压铸模，控制和保持金属流动时的彼此融合，使之充满压铸模型腔的所有凹孔和深处，应选择好熔融合金的压铸温度和模具的工作温度，并且在使用之前，需对压铸模进行预热。在使用时，还需对压铸模进行冷却和润滑。
由于压铸模通常是在急冷急热的条件下工作的，由于受往复流动金属熔液的作用和压力的冲击与摩擦，模具的型芯和型腔会逐渐的磨损。同时，又由于合金熔液在较短的时间内充满型腔并又立即在型腔内冷却凝固，因此，压铸模的使用寿命不但受金属溶液冲击、挤压、腐蚀作用的影响，而且还受流动压力作用下的机械应力、温度在短时间内急剧变化的热应力以及合金急剧收缩的收缩力的影响。其模具的平均使用寿命比其它模具要低得多。为了延长模具的使用寿命，应做好压铸模的维护保养及修理工作。具体应对方法分以下八个方面：
第一，使用适当的压射速度。压射速度太高，会促使模具腐蚀，并且型腔和型芯上的沉积物增多；压射速度太低，易使铸件产生填充不足，形成成分不均匀等缺陷。通常镁、铝、锌合金相应的最低压射速度分别为27、18、12m/s，铸铝的最大压射速度不应超过53m/s，平均压射速度为43m/s。
第二，模具的厚模板应尽量采用整料而不用叠加板的方式来保证其厚度。因为钢板厚1倍，其弯曲变形量就减少近85%。
第三，电加工型腔表面留有的淬硬层和加工表面应力，应及时清除，否则会使模具在使用过程中产生龟裂、点蚀和开裂。消除淬硬层和去应力，可用油石或研磨的办法去除，也可以在不降低硬度的情况下，用低于回火温度的去应力回火来消除。
第四，严格控制铸造工艺流程。在工艺许可的范围内，对铝液浇铸可尽量降低温度。如将铝压铸模的预热温度由100～130℃提高到180～200℃，模具的使用寿命可大幅度提高。
第五，应及时清除型腔、型芯上的沉积物。清除时应采用研磨或机械去除的方法进行。不能用喷灯加热清除，因为这会导致模具表面局部软点或脱碳点的产生，从而成为模具热开裂的祸根。在研磨或机械去除时，应以不损伤模具型面和造成铸件尺寸变化为原则。
第六，建议新模具在试模后，无论合格与否，均应在模具未冷却至室温的情况下，进行去应力回火。另外，当模具使用5万模次后，可以每2.5万～3万模次进行一次保养，以利于减缓由于热应力所导致龟裂产生的速度和时间。
第七，对于冲蚀和龟裂较严重的情况，可以对模具表面进行渗氮处理，以提高模具表面的硬度和耐磨性。渗氮基体的硬度应控制在35～43HRC之间，渗氮层厚度要适宜，一般不超过0.15mm，应注意渗氮表面不应有油污，因为油污会造成渗氮层不均匀。
第八，采用焊接的方法修补模具的开裂和亏缺部分。在焊接前，先用机械加工或磨削的方法去除模具的表面缺陷，烘干所用焊条，并将模具和焊条一起预热，当表面和心部温度一致后在保护性气体下进行焊接修复。在焊接过程中，当模具温度低于260℃时，再加热到475℃按25mm/h保温。最后在静止的空气中完全冷却，再进行型腔的修整和精加工。模具焊接后应进行加热回火处理，以便消除焊接应力。
在模具设计时，注意解决热平衡问题，合理确定浇注系统和冷却系统，并根据制造要求，采用了液压抽芯和二次增压等结构，总体水平有了较大提高。压铸模制造精度可达0.02～0.05mm（国外0.01～0.03mm），型腔表面粗糙度值为Ra0.4～0.2？滋m（国外为Ra0.02～0.01？滋m），模具制造周期为中小型模具为3～4个月，中等复杂模具为4～8个月，大型模具为8～12个月，约为国外的2倍。
关键词：模具技术； 压铸模； 工艺分析
中图分类号：THl33.3 文献标识码：A 文章编号：1006-3315（2013）04-132-001
模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，因为模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。我国模具工业的发展，日益受到人们的重视和关注。近年来，随着我国汽车、电子、通讯等行业的迅猛发展，对金属压铸件的需求急剧增长，因而推动了压铸模技术的发展。汽车发动机缸罩、盖板、变速器壳体和摩托车发动机缸机、齿轮箱壳体、制动器、轮毂等铝合金铸件模具以及自动扶梯压铸模等，我国均已能够顺利生产。由于模具制造技术水平有较大幅度的提高，使汽车、摩托车上配套的铝合金压铸模大部分实现了国产化。
金属压铸模是压力铸造使用的合金钢模具。而压力铸造是液体金属在很高的压力下（几至几十兆帕），以很快的速度（约5～30m/s）射入压铸模型腔中，冷却凝固后得到铸件的方法。高压、高速是压铸法与其他铸造方法主要不同之处。和其他铸造方法相比，金属压铸件的尺寸精度高，表面粗糙度值小，可以铸出直径为1mm的孔，也可以铸出带螺纹的铸件。
金属压力铸造的主要问题是高压的液体金属容易冲坏铸模，所以金属压力铸模必须使用贵重的合金工具钢来制造，而且要求加工精度高、表面粗糙度值小，这就增加了压铸模的成本。因此，金属压力铸造一般适用于有色金属薄壁小铸件的大量生产。
金属压铸模根据模具本身的结构，可分为直接型腔模具、镶嵌式模具和组合式模具三类。直接型腔模具是在两块模板上直接加工出型腔的模具，主要用于小型模具。若用于大型模具，则由于热变形会引起导柱孔间距变形，故可能使模具无法使用。镶嵌式模具的型腔不是直接加工在模板上的，型腔镶块单独加工制造，然后将这些镶块镶嵌在模框内，组装成模具。与金属熔液直接接触的镶块、芯轴、浇通等处材料要用耐热模具钢，而模体等部位可用碳素钢制造。组合式模具可分为通用模座模和专用组合模。通用模座模是将标准的模座制造好，再按照其闭合状态来计型腔镶块。这种模具制造费用不高，但在铸造时需要更换镶块，费工时。在专用组合模里，安装在模座上的镶块部分，本身是已基本具备模具功能的独立单元。这些独立单元和模座以机械固定形式连接，故更换起来既简单方便又省时。
压铸模是在高温、高压下进行工作的，其工作过程是通过压铸机将熔融的金属合金压入到压铸模型腔内成形来实现的。为了使用好压铸模，控制和保持金属流动时的彼此融合，使之充满压铸模型腔的所有凹孔和深处，应选择好熔融合金的压铸温度和模具的工作温度，并且在使用之前，需对压铸模进行预热。在使用时，还需对压铸模进行冷却和润滑。
由于压铸模通常是在急冷急热的条件下工作的，由于受往复流动金属熔液的作用和压力的冲击与摩擦，模具的型芯和型腔会逐渐的磨损。同时，又由于合金熔液在较短的时间内充满型腔并又立即在型腔内冷却凝固，因此，压铸模的使用寿命不但受金属溶液冲击、挤压、腐蚀作用的影响，而且还受流动压力作用下的机械应力、温度在短时间内急剧变化的热应力以及合金急剧收缩的收缩力的影响。其模具的平均使用寿命比其它模具要低得多。为了延长模具的使用寿命，应做好压铸模的维护保养及修理工作。具体应对方法分以下八个方面：
第一，使用适当的压射速度。压射速度太高，会促使模具腐蚀，并且型腔和型芯上的沉积物增多；压射速度太低，易使铸件产生填充不足，形成成分不均匀等缺陷。通常镁、铝、锌合金相应的最低压射速度分别为27、18、12m/s，铸铝的最大压射速度不应超过53m/s，平均压射速度为43m/s。
第二，模具的厚模板应尽量采用整料而不用叠加板的方式来保证其厚度。因为钢板厚1倍，其弯曲变形量就减少近85%。
第三，电加工型腔表面留有的淬硬层和加工表面应力，应及时清除，否则会使模具在使用过程中产生龟裂、点蚀和开裂。消除淬硬层和去应力，可用油石或研磨的办法去除，也可以在不降低硬度的情况下，用低于回火温度的去应力回火来消除。
第四，严格控制铸造工艺流程。在工艺许可的范围内，对铝液浇铸可尽量降低温度。如将铝压铸模的预热温度由100～130℃提高到180～200℃，模具的使用寿命可大幅度提高。
第五，应及时清除型腔、型芯上的沉积物。清除时应采用研磨或机械去除的方法进行。不能用喷灯加热清除，因为这会导致模具表面局部软点或脱碳点的产生，从而成为模具热开裂的祸根。在研磨或机械去除时，应以不损伤模具型面和造成铸件尺寸变化为原则。
第六，建议新模具在试模后，无论合格与否，均应在模具未冷却至室温的情况下，进行去应力回火。另外，当模具使用5万模次后，可以每2.5万～3万模次进行一次保养，以利于减缓由于热应力所导致龟裂产生的速度和时间。
第七，对于冲蚀和龟裂较严重的情况，可以对模具表面进行渗氮处理，以提高模具表面的硬度和耐磨性。渗氮基体的硬度应控制在35～43HRC之间，渗氮层厚度要适宜，一般不超过0.15mm，应注意渗氮表面不应有油污，因为油污会造成渗氮层不均匀。
第八，采用焊接的方法修补模具的开裂和亏缺部分。在焊接前，先用机械加工或磨削的方法去除模具的表面缺陷，烘干所用焊条，并将模具和焊条一起预热，当表面和心部温度一致后在保护性气体下进行焊接修复。在焊接过程中，当模具温度低于260℃时，再加热到475℃按25mm/h保温。最后在静止的空气中完全冷却，再进行型腔的修整和精加工。模具焊接后应进行加热回火处理，以便消除焊接应力。
在模具设计时，注意解决热平衡问题，合理确定浇注系统和冷却系统，并根据制造要求，采用了液压抽芯和二次增压等结构，总体水平有了较大提高。压铸模制造精度可达0.02～0.05mm（国外0.01～0.03mm），型腔表面粗糙度值为Ra0.4～0.2？滋m（国外为Ra0.02～0.01？滋m），模具制造周期为中小型模具为3～4个月，中等复杂模具为4～8个月，大型模具为8～12个月，约为国外的2倍。