压铸模具的管理以及维护保养

1 工作条件与性能要求

压铸模是完成压力铸造生产的基本工具,是在高压150～500MPa 下将高温1000℃熔融金属压铸成形，加工对象有铅、锌、铝、镁、铜及其它合金等。由于这些金属及合金的熔点不同，对模具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，因不同被压铸的金属，要承受150～500MPa 很高压力的作用。

(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见表1。且不断地反复加热和冷却，沿截面温度梯度很大。

(3) 模具工作型腔收到150m/s～70m/s 高速注入地熔融金属接触时，会产生严重地磨损。

(4)型腔在液态金属冲刷和浸蚀作用下，易使金属粘着在模具型腔表面上(尤其是铝合金更为突出)，甚至渗入模面或与模面金属发生化学变化而腐蚀模面。

1.2 压铸模其他性能要求

压力铸造可以铸出形状复杂、精度高、表面粗糙度小并且具有良好力学性能的零件。所以，压铸模具应具有如下的性能要求：

(1)较大的高温强度与韧度

压铸模具受到熔融金属注入时的高温、高压和热应力作用，容易发生变形，甚至开裂。因此，模具材料在工作温度下应具有足够的高温强度与韧度，以及较高的硬度。

(2)优良的高温耐磨性、抗氧化性与抗回火稳定性

高温熔融金属高速注入模具和浇铸后脱模时，均产生较大的摩擦作用，为保证模具长期使用，模具在工作温度下应均有较高的耐磨性。大量连续生产的压铸模具，长时间处于一定温度作用下，应持续保持其高硬度，而且应不粘模及不产生氧化皮。因此，模具还应具有良好的抗氧化性与回火稳定性。

(3)良好的热疲劳性能

压铸模具表面反复受到高温加热与冷却，不断膨胀、收缩，产生交变热应力。此应力超过模具材料的弹性极限时，就发生反复的塑性变形，引起热疲劳。同时，模具表面长时间受到熔融金属的腐蚀与氧化，也会逐渐产生微细裂纹，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)高的耐熔融损伤性

随着压铸机的大型化，压铸压力也在增大，已从低压的20～30MPa，提高到高压150～500MPa。高温高压浇铸可产生明显的熔融损伤，模具应对此具有较大的抵抗力。为此，模具材料必须具有较大的高温强度，较小的对熔融金属亲和力，模具表明粗糙度要小，并附有适当的氧化模、氮化层等保护层，而不存在脱碳层。

(5)淬透性好、热处理变形小

一般压铸模具的制造方法是将退火状态的模具材料雕刻型腔，然后热处理，得到所需要的硬度，或将模具材料先进行热处理，得到需要的硬度，再雕刻型腔。先雕刻型腔后热处理的制造方法，有高的硬度和强度，不易产生熔损与热疲劳。无论用哪一种方法进行热处理，得到均一的硬度是必要的，所以要求淬透性好，特别是先雕刻型腔后进行热处理，要用热处理变形小的材料，这点对于尺寸大的模具尤为重要。

(6)较好的被削性与磨削性

压铸模型腔都经切削加工制成，所以模具材料应具有较好的被削性。必须指出，耐磨性好的材料，其被削性一般较差。许多模具钢就是如此，虽在退火状态，其基体部分还是较硬。再加坚硬的碳化物，一般切削困难。

为获得较光滑的压铸件，要求模具型腔表面的粗糙度值小，所以对模具材料也应具有较好抛光性能。

(7)材料内部组织均匀无缺陷

模具材料的组织应均匀、无缺陷、方向性少、否则不仅影响模具的裂纹、强度、热疲劳性能，而且还影响热处理变形。

表2 列出压铸不同金属对模具硬度要求。

2 压铸模材料的选用原则

经上述分析及介绍可知，压铸模材料的选用原则是：

第一，能满足被压铸材料工作条件的要求，一般按表3 选用。

第二，根据被压铸零件的大小来决定模具尺寸，并考虑到生产批量，参见表3。

第三，按钢材的供应条件，应优先采用我国自产，并且冶金质量稳定的钢材。

第四，大、中型精密压铸模具，应选用加工工艺性能好、使用性能可靠和寿命长的钢种。

3 提高模具寿命方法

随着现代技术的进步，积极推广应用新技术，是进一步提高模具寿命的重要手段。较成熟的提高模具寿命的新工艺有模具整体强韧化处理及模具表面强化处理两大类。

3.1 整体强韧化处理

3Cr2W8V 模具钢使用较广，常规热处理工艺为1050℃～1100℃淬火，550℃～620℃回火，硬度一般为45 HRC～50HRC，使用中常出现早期断裂现象，模具寿命往往是较低的。如改用高温淬火和高温回火新工艺，即1150℃高温淬火，640℃～680℃高温回火，硬度为40HRC 左右，得到回火索氏体组织。这样，硬度虽然降低了些，但由于耐热疲劳性及断裂韧度大大提高，使用中避免了断裂现象的发生，使用寿命显著延长。若将回火温度控制在620℃～640℃，硬度保持43HRC 左右，对一些凸模形状可以延缓产生塌陷时间。

3.2 表面强化处理

近几年来，随着工业的发展，对产品质量的要求日益严格，因而对模具的要求也越来越高。特别是精密压铸模具，除要求有很高的力学性能，还要求变形量很小，热处理后基本不再加工。下面介绍了三种常用的模具表面强化处理：

(1)模具气体软氮化

气体软氮化是一项新的化学热处理工艺，它是由液体软氮化发展起来的。这项工艺是在井式炉中使用尿素、甲酸胺、三乙醇胺等有机化合物作为渗剂，或通入氨加渗碳性气体等添加物进行氮化处理。

气体软氮化工艺除具有液体软氮化处理温度低、时间短、变形小、不受钢种限制，处理后能显著提高模具型腔的耐磨性、疲劳性、抗咬合及擦伤等性能外，还解决了液体软氮化的毒性问题，具有劳动条件好，氮化质量稳定，工艺操作方便等优点。

压铸模具钢3Cr2W8V 软氮化后渗层厚度表明硬度的关系见表4。

3Cr2W8V 压铸模经气体软氮化表明强化处理后，一般能提高2～10倍，取决于被压铸的零件材料、形状及尺寸。

(2)模具离子氮化

离子氮化是提高模具零件耐磨性、疲劳强度、抗蚀性的一种新的化学热处理工艺，生产实践证实，应用在压铸模具上效果良好。

模具离子氮化的应用实例见表5。

(3)模具渗铬

压铸模渗铬可提高型腔表面硬度(HV1300 以上)、耐磨性、耐蚀性、疲劳强度和抗高温氧化性。对承受强烈磨损的模具，可显著提高使用寿命。

模具渗铬时，加热到950℃～1100℃，保温5h～10h 即可形成一层结合牢固的渗铬层。渗铬层厚度一般较小，不影响模具型腔的尺寸。

例如，某厂对压铸件的一般形状及尺寸来说，铝合金压铸模3Cr2W8V，经渗铬后的使用寿命可提高10 倍左右。

压铸模的工作条件极为复杂和恶劣，一副模具在使用过程中往往交织着多种损伤现象，这些损伤相互作用、相互促进，最后以一种或多种形式失效。所以，在选用模具钢时，应认真细致地进行探讨及分析，从而采用提高压铸模使用寿命最佳措施，这将对降低生产成本提高经济效益具有重要的现实意义。(模具是压铸生产中三大必备因素之一，模具使用的好坏直接影响到模具的寿命，生产效率和产品的质量，关系着压铸的成本。对于压铸车间来说，模具良好的维护和保养是正常生产顺利进行的有力保障，有利于产品质量的稳定性，在很大程度上降低无形的生产成本，从而提高生产效率。根据在实际生产中遇到的问题，我们探讨一下怎么去把模具的维护保养做得更好。

首先：建立模具档案，做好准备

(1)也就是给每一套模具在入厂时建立一套完整的使用记录，这是保证以后保养和维护的一个重要依据，每一条都要做的细致，清晰，包括每日的生产模次在内。

(2)作为一名模具管理人员，模具自入厂以后，模具每一部分的结构配件必须要详细记入模具档案里，并且要根据需要，把模具内的易损部分列出，提前准备配件，比如顶杆，型芯等。设立易损备件的最低库存量，从而不至于因准备不足而延误生产。因为这样的教训很多，有备才能无患。如果因为自己没有准备备件而耽误生产，对于压铸企业来说所造成的损失是很大的，时间，人力，保温炉用电(或者液化气)等都不是小数目，最主要是延误了生产，耽误了交货损失会更大!

(3)给模具做履历卡的同时有必要在模具本身刻上永久性标记，易于分辨。这样不会造成装错模具的闹剧。

(4)如果附带有油缸抽芯器的模具，尽快给其配上快换接头，不然每次拆装模具从油缸里漏出的油所浪费的钱足够你支付好几个员工一个月的工资，你也可以用省下来的钱给员工改善一下伙食。这样也大大缩短了压铸操作工装卸模具的时间，一举几得的事。切记买一些质量好的快接头，否则适得其反。

(5)提前制定模具管理规定，对员工进行系统培训，切实的执行下去。

其次，模具在生产过程中的注意事项

提到模具的维护与保养，在很多压铸操作工的脑海里会立即闪现出一个概念，总认为那是模修工的事，和他关系不大，其实正好相反。所有模具的命运如何可以说都在压铸操作工的手里掌握着。打个比方说，你是有一部车，开了几年坏掉了，你能说都是那些个洗车的造成的吗?所以模具在使用过程中以下几点要特别注意：

(1)模具冷却系统的使用。模具冷却水在正确使用的情况下不仅延长模具的使用寿命，而且提高生产效率。在实际生产中我们常常忽视了它的重要性，操作工也图省事，接来接去的太麻烦，就不去接冷却水管了，有的公司甚至在定制模具的时候为了节约成本竟然不要冷却水，从而造成了很严重的后果。模具的材料一般都是专用的模具钢通过各种处理制作出来的，再好的模具钢也都有它们使用的极限性，比如温度。模具在使用状态下，如果模温太高，很容易就会使模芯表面早早出现龟裂纹，有的模具甚至还没有超过2000 模次龟裂纹就大面积出现。甚至模具在生产中因为模具温度太高模芯都变了颜色，经过测量甚至达到四百多度，这样的温度再遇到脱模剂激冷的状态下很容易出现龟裂纹，生产的产品也容易变形，拉伤，粘模等情况出现。在使用模具冷却水的情况下可大大减少脱模剂的使用，这样操作工就不会利用脱模剂去降低模具的温度了。其好处在于有效延长模具寿命，节省压铸周期，提高产品质量，减少粘模和拉伤及粘铝的情况发生，减少脱模剂的使用。还能减少因模具温度过热而造成顶杆和型芯的损耗。

(2)模具在开始生产的过程中必须对模具进行预热，防止在冷的模具突然遇到热的金属液而导致龟裂纹的出现，较复杂的模具可以用喷灯，液化气；条件好的用模温机；比较简单的模具可以利用慢压射预热。

(3)对模具分型面的清理，这一点是很费事的，也是很容易忽视的，如果买一副好的模具，那么就显得工作轻松得多，如果模具质量不好，生产时在模具分型面上难免有飞边或者污垢的产生，操作工应该经常的去清理这些部位，随时配备一把小铲刀(公司应给你的员工把工具准备齐全，有好的枪才能打仗)。如果有了飞边没有及时清除，模具分型面很容易压塌，造成在生产过程中跑铝，一旦造成这种后果，不管你有多么好的模修专家，完全修复的可能性是很小的，不是他们没有本事。出现跑铝所造成的后果，不但增加了压铸成本，白白的铝浪费掉，产品质量也不稳定，特别是内部质量，而且增加了工艺参数确定的难度，合格率会下降很多，从安全考虑，增加了出现工伤的几率。在交接班的时候，操作工应用煤油彻底对模具分型面清洗一遍，不但能防止模具不会被挤伤，而且经过清洗，能把模具上被脱模剂的残留物或者其它污垢堵塞的排气槽打通，有利于压射过程中型腔内气体的排出提高产品质量，一个班组下来清洗分型面两次为宜。要让员工养成一个良好的习惯。

(4)如果模具配备有电子控制，则注意绝对禁止压铸机与模具之间的信号线有接头现象，原因很明确，在日常生产中，很难避免信号线上沾水，或者是接头包扎的地方容易破，从而造成与机床短接，如果造成信号错误，轻则报警自动停机耽误时间，重则信号紊乱，把模具顶坏。造成不必要的损失。行程开关注意防水。

(5)每个班组接班时，按照本公司的《模具点检表》认真的做点检，发现问题及时解决，以免给自己造成不必要的麻烦。

再者：模修班的职责

模具的保养与维护方面模修班起到“有病治病，无病强身”的作用，针对一套模具一个批次的任务完成，模具卸下后，模修人员必须对这套模具有一个很详细的了解，比如截止到现在一共生产了多少模次，曾经出过什么故障，查看尾件产品了解目前的模具状态，是否到了模具的安全使用寿命，是否要根据生产量向车间报备模等，这就必须要查看此模具的档案。

(1)模修人员在维护，维修，保养的过程中必须要掌握一个原则，绝对不允许私自更改模具的尺寸，在这样一个前提下去开展工作，如果一旦改变原有尺寸，就有产生批量质量事故的发生，损失将是很惨重的。

(2)根据本公司《模修维护保养管理规定》切实做好维护保养工作。在保养过程中，模修工对使用的工具缺乏使用意识，比如在对模具抛光的过程中用比较粗的油石，有的甚至把抛光机装上百叶轮对模芯进行抛光，不但造成模芯表面到处都是深度划痕，而且伤到模芯表面氮化层，使下次压铸生产时根本就无法使用，不是粘模，就是拉伤。有很多情况就是这样，上次模具生产的好好的，等这次再生产就怎么也干不出活了，除了其它外界因素外，这是个很重要的原因。

(3)对于易损件比如顶杆，型芯等应仔细检查，有没有弯曲，裂痕等，如果有及时更换，好多情况是等模具再生产时没有完成多少模次型芯就断了，大多原因由此没有认真检查，有问题没有提前发现而成，造成人力和时间的很大浪费。

(4)抛光模具需要补充一点，哪儿有粘铝，哪儿有积碳就抛光哪儿，尽量减少因为抛光而造成的对模具所造成的磨损。

(5)应对模具所有运动的部位，和结合部位，螺钉等做润滑和防锈处理。

(6)模具管理人员随时监督保养状况，注意其它的管理细节。做好保养维修记录以备查询。

模具的保管应做到台帐，图纸，档案等的一致性，模具不能拆开存放，避免零件的丢失，长期不使用的模具定期做防锈处理。新模具在规定的时期内尽量做去应力处理，以延长其使用寿命。在模具保养和维修过程中，有些说的挺简单，都明白，但真正做下去很难，需要我们尽职尽责的去落实下去，把工作做到位。