對(duì)于壓鑄模具，特別是鋁合金壓鑄模具，由于鋁合金熔點(diǎn)較高，壓射速度較快，壓射壓力大，模具壽命相對(duì)于注塑、低壓鑄造等模具要低很多，一般在四萬(wàn)至十幾萬(wàn)模次。如果能夠延長(zhǎng)鋁合金壓鑄模具的壽命，可以為壓鑄廠節(jié)省下不小的成本。

一、影響壓鑄模具的因素：

從壓鑄模具的使用特性來(lái)看，模具損壞無(wú)法使用主要表現(xiàn)幾點(diǎn)：

一是模具老化，表面龜裂，影響外觀，同時(shí)由于龜裂造成零件表面出模拉傷或鋁合金壓鑄件變形，造成鋁合金壓鑄模具無(wú)法使用；

二是模具開裂，無(wú)法使用；

三是模具故障頻繁如滑塊卡死，模具竄鋁等造成模具無(wú)法使用，或勉強(qiáng)使用壓鑄效率極低。而造成壓鑄模具損壞的主要原因是：壓鑄模具在使用中，一方面模具受鋁液的高速?zèng)_擊以及高壓沖擊，壓射過(guò)程實(shí)際上是噴射過(guò)程，在壓鑄過(guò)程中一般內(nèi)澆口速度達(dá)到30-70米/秒，而填充壓力一般在400-900公斤/平方厘米，沖擊的壓力和速度都非常大；另一方面，鋁液溫度較高，壓鑄模具一直處于熱漲冷縮的往復(fù)疲勞狀態(tài)，模具型腔部分溫度基本上一直在160度-350度來(lái)回變化，模具急冷急熱，不停的熱漲冷縮。因此，模具損壞主要的是受沖擊、受壓、漲縮，造成疲勞，或變形、或表面龜裂、或整體開裂，造成模具損壞。因此模具延壽應(yīng)主要從減少?zèng)_擊速度、壓力，降低溫度、減少漲縮以及提高抗疲勞強(qiáng)度、提高抗沖擊等方面入手。

二、提高壓鑄模具壽命途徑

提高壓鑄模具壽命途徑很多，應(yīng)該主要從四個(gè)方面入手：一是模具材料，二是模具設(shè)計(jì),三是模具制造，四是模具使用和維護(hù)。

（一）模具材料

模具材料以及材料的熱處理是影響模具壽命的主要因素，模具材料包括型腔材料和套板材料。

1．型腔材料

型腔材料以及熱處理是影響模具壽命的主要直接因素，前面講到模具損壞在型腔上主要表現(xiàn)為兩種形式，一是開裂，二是表面龜裂。根據(jù)不同的鋁合金壓鑄件要求以及不同的壓鑄條件選擇合適的模具鋼，以及優(yōu)化的熱處理工藝，是延長(zhǎng)模具壽命的重要途徑。

在選擇型腔材料時(shí)，我們應(yīng)從三個(gè)方面進(jìn)行考量，一是模具鋼要具有抗裂紋擴(kuò)展及延伸的能力，從而避免模具的整體開裂。簡(jiǎn)單地講，高的韌性與延展性能夠提高鋼的抗熱疲勞性能從而提高模具壽命；二是材料的金相分析，顯微組織結(jié)構(gòu)決定了鋼材的性能而不僅僅是合金元素，金相組織越細(xì)小沖擊功越高。金相組織一方面取決于材料本身的特性，另一方面取決于熱處理；三是材料內(nèi)部質(zhì)量，壓鑄模具型腔材料一般為鍛造鋼坯，內(nèi)部容易存在微裂紋，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和避免是十分關(guān)鍵的。

在模具型腔熱處理方面，熱處理工藝是影響模具壽命非常重要的因素，有兩個(gè)問(wèn)題非常關(guān)鍵，一是熱處理工藝，特別是熱處理時(shí)高溫保持時(shí)間，根據(jù)零件的尺寸大小、形狀等選擇合適的工藝。如果材料熱處理淬透性差，俗話說(shuō)得沒(méi)有淬透，會(huì)大大影響模具壽命，因此，淬火速率應(yīng)當(dāng)越快越好。二是淬火硬度選擇，型腔熱處理硬度，通常在HRC43-52度之間，在很多壓鑄廠，在選擇模具硬度時(shí)普遍一致，大部分在HRC44-46。實(shí)際上模具型腔熱處理硬度應(yīng)根據(jù)鑄件合金材料、鑄件的特性、壓鑄工藝以及鑄件質(zhì)量特性等，綜合考量進(jìn)行選擇材料以及熱處理。材料在不同硬度下，其表現(xiàn)也不近相同。型腔硬度偏高，模具越不容易粘模，但是容易出現(xiàn)開裂，而硬度偏低容易粘鋁，但是模具不容易出現(xiàn)開裂；鋅合金壓鑄或鎂合金壓鑄，模具型腔熱處理硬度盡量偏高，可以延長(zhǎng)模具壽命。

2、套板材料

套板材料包括滑道、壓條材料等同樣是影響模具壽命的因素。壓鑄是一個(gè)高壓鑄造過(guò)程，壓鑄比壓一般在400-900公斤/平方厘米，作用在壓鑄型腔上的沖擊壓力是非常大的。而套板作為型腔的固定以及滑塊滑動(dòng)、鎖緊等是非常重要的。如果選擇不當(dāng)，同樣影響模具壽命。因此，必須根據(jù)不同的鑄件要求以及不同的壓鑄條件以及型腔材料來(lái)選擇合適的套板材料。

（二）模具設(shè)計(jì)

壓鑄模具設(shè)計(jì)是影響壓鑄模具壽命的另一重要因素，模具設(shè)計(jì)的優(yōu)劣，直接影響壓鑄模具壽命。因此，在壓鑄模具設(shè)計(jì)時(shí)必須根據(jù)鋁合金壓鑄件的特性，充分考量影響模具壽命的因素，合理地設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)，要在前期對(duì)于影響模具壽命的鋁合金壓鑄件設(shè)計(jì)及時(shí)提出改進(jìn)意見，或采取合理的措施予以解決。

1.模具強(qiáng)度是否足夠

很多壓鑄廠在模具制作時(shí)能省則省，以降低成本。模具強(qiáng)度如果不夠不僅影響模具可靠性，也影響模具壽命。實(shí)際上從壓鑄生產(chǎn)的角度來(lái)看，這樣的模具并不經(jīng)濟(jì)。壓鑄模具如果強(qiáng)度不夠，剛性差，模具在不斷的受沖擊、受壓的情況下，就會(huì)過(guò)早的開裂。并且由于封鋁面太少，會(huì)造成模具竄鋁，不及時(shí)清理又壓踏模具，造成模具損壞。因此，在模具設(shè)計(jì)時(shí)必須充分考慮模具強(qiáng)度，確保模具壽命。

2.模具內(nèi)澆口速度是否合適，應(yīng)盡量偏低；

壓鑄模具內(nèi)澆口的設(shè)計(jì)既是影響鋁合金壓鑄件質(zhì)量的重要因素，同時(shí)又直接影響壓鑄模具壽命，因此在壓鑄模具設(shè)計(jì)時(shí)必須高度重視。壓鑄模具內(nèi)澆口速度越快，對(duì)模具型腔的沖擊越大，模具型腔的瞬間升溫越大，模具越容易出現(xiàn)表面龜裂或開裂。壓鑄模具內(nèi)澆口一般在30-70米/秒為宜，并且在確保產(chǎn)品質(zhì)量的情況下，盡量偏低，這樣，可以降低對(duì)模具的沖擊，從而延長(zhǎng)模具壽命。

3.模具滑塊鎖緊塊強(qiáng)度是否足夠；

由于壓鑄是高速、高壓，壓鑄模具滑塊受的沖擊力非常大，壓鑄比壓一般選擇在400-900公斤/平方厘米，以滑塊投影100*100mm,為例，作用力就有40噸-90噸之大，因此，目前很多壓鑄廠在設(shè)計(jì)模具時(shí)普遍為了節(jié)省材料，模具設(shè)計(jì)偏小，鎖緊塊不夠大，強(qiáng)度不夠，從而造成滑塊鎖不住。不但會(huì)影響鑄件質(zhì)量，同時(shí)，容易造成竄鋁，造成滑塊卡死，造成模具鎖緊部分變形或開裂，從而損壞模具，影響模具壽命。因此在設(shè)計(jì)模具時(shí)必須確保模具滑塊鎖緊塊強(qiáng)度足夠，確保模具的可靠性，延長(zhǎng)模具壽命。

4.模具型腔封鋁面是否足夠;

由于壓鑄是高溫、高速、高壓，壓鑄模具竄鋁是時(shí)有發(fā)生的，究其原因，除了壓鑄參數(shù)選擇不當(dāng)，壓射速度過(guò)快，壓力太大，鎖模力不夠等以外，模具設(shè)計(jì)不合理，封鋁面不夠也是其中重要的原因。如果模具竄鋁，一方面直接影響鑄件的內(nèi)部質(zhì)量，另一方面，由于在壓鑄過(guò)程中，沒(méi)有及時(shí)或難以清理，這樣會(huì)把模具擠壞，造成模具分型面塌陷。更嚴(yán)重的在有滑塊結(jié)構(gòu)的模具中，如果竄鋁竄到滑塊間隙里，在合模時(shí)由于鎖模力非常大，會(huì)把滑塊或滑塊座擠壞，甚至擠裂模架。這樣的現(xiàn)象在壓鑄廠里經(jīng)常發(fā)生。究其原因，主要是壓鑄廠為了節(jié)省費(fèi)用，把模具做的過(guò)小，封鋁面不夠大而造成的。壓鑄模具最關(guān)鍵的特性，即：可靠性、成品率、生產(chǎn)效率、壽命，缺少這些將是得不償失。這也是中國(guó)壓鑄廠與國(guó)外先進(jìn)國(guó)家壓鑄廠的差距所在。

5.模具冷卻（加溫）設(shè)計(jì)是否合理，模具溫度場(chǎng)是否合理；

模具冷卻水設(shè)計(jì)在壓鑄模具的設(shè)計(jì)中是至關(guān)重要環(huán)節(jié)，在中國(guó)大部分壓鑄廠，往往對(duì)于澆注系統(tǒng)非常重視。很多壓鑄廠在使用模流分析軟件時(shí)，往往對(duì)于填充部分研究得很多,而對(duì)于模具溫度場(chǎng)變化研究的不多。實(shí)際上在壓鑄生產(chǎn)中，模具冷卻、模具溫度場(chǎng)變化，對(duì)于生產(chǎn)效率、鑄件質(zhì)量以及模具壽命都是至關(guān)重要的。如果模具冷卻(加溫)系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，不但會(huì)提高壓鑄節(jié)拍，提高生產(chǎn)效率，提高鑄件質(zhì)量，同時(shí)也可以延長(zhǎng)模具壽命。

壓鑄過(guò)程，是一個(gè)壓鑄模具急冷急熱的過(guò)程，如果壓鑄模具冷卻設(shè)計(jì)的不合理，不靠模具本身內(nèi)部的冷卻平穩(wěn)的降溫，靠噴涂的外冷急劇的從模具型腔表面降溫，模具型腔的溫度變化會(huì)加大，從而加大疲勞速度，既造成了涂料的浪費(fèi)，降低了生產(chǎn)效率，又對(duì)模具的壽命也影響巨大，會(huì)大大降低模具壽命。因此，優(yōu)化模具冷卻（加溫）設(shè)計(jì)是提高模具成品率、生產(chǎn)效率的關(guān)鍵，同時(shí)也是延長(zhǎng)模具壽命的非常重要途徑。

6.易損部位是否鑲拼；

為了延長(zhǎng)模具壽命，在模具設(shè)計(jì)時(shí)，我們應(yīng)盡量對(duì)于易出現(xiàn)模具開裂、模具損壞的部位進(jìn)行鑲拼，一方面，便于維修，便于更換；另一方面，鑲拼接縫可以阻隔開裂的延展。也避免了局部開裂延展到其他部位，從而延長(zhǎng)模具壽命。

7.減少應(yīng)力集中的尖角；

尖角處容易應(yīng)力集中，因此，對(duì)于壓鑄件，轉(zhuǎn)角處的尖角，無(wú)論從鑄件的澆注過(guò)程，還是鑄件質(zhì)量，以及壓鑄模具壽命都是影響非常大的。因此，在前期與鑄件設(shè)計(jì)人員探討問(wèn)題時(shí)，應(yīng)非常關(guān)注鑄件的轉(zhuǎn)角，能大的盡量加大，這一點(diǎn)非常重要。

8.采用先進(jìn)的技術(shù)；

為了延長(zhǎng)模具壽命，包括中國(guó)在內(nèi)的很多科技人員都在積極探索一些新的技術(shù)，如表面新的滲氮技術(shù)、鍍鈦，表面微細(xì)網(wǎng)格延壽技術(shù)等等。因此作為壓鑄模具的制造企業(yè)，作為壓鑄模具設(shè)計(jì)人員，積極探索新的技術(shù)，及時(shí)跟蹤先進(jìn)技術(shù)，適時(shí)采用新的技術(shù)提高模具壽命，也是提升壓鑄模具水平、提升企業(yè)技術(shù)水平的有效途徑。

（三）模具制造

模具制造工藝以及模具制造精度，同樣是影響模具壽命的重要因素。

1、改善模具制造工藝，提高模具制造精度；

壓鑄模具內(nèi)應(yīng)力是影響壓鑄模具的重要因素，在模具加工過(guò)程中，容易產(chǎn)生應(yīng)力因此，我們?cè)诰幹乒に嚶肪€，制定工藝規(guī)范以及在加工時(shí)編制加工程序時(shí)，必須盡量減少應(yīng)力的產(chǎn)生，并及時(shí)地消除應(yīng)力，以提高模具壽命。

同樣，選擇好的加工方法，提高模具制造精度同樣可以延長(zhǎng)模具壽命。例如，以加工頂桿孔為例，目前大多數(shù)壓鑄廠普遍還在采用快走絲加工。這樣加工出來(lái)的孔光度不夠，尺寸精度不夠。一方面造成頂桿頂出困難容易卡死，另一方面容易進(jìn)鋁，頂桿孔擠壞。很多壓鑄模具就是因?yàn)轫敆U孔損壞，從而影響了生產(chǎn)，嚴(yán)重的因頂桿孔損壞，有無(wú)法擴(kuò)大，造成模具報(bào)廢，嚴(yán)重影響模具壽命。

加強(qiáng)質(zhì)量管理，提高模具制造水平，減少模具補(bǔ)焊，也是提高模具壽命的重要保證。由于補(bǔ)焊材質(zhì)的問(wèn)題，補(bǔ)焊時(shí)產(chǎn)生的高溫，以及產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力問(wèn)題等，對(duì)于模具壽命影響極大。壓鑄模具應(yīng)該說(shuō)，對(duì)于型腔補(bǔ)焊是非常不愿意發(fā)生的，如果發(fā)生也應(yīng)盡量采用熱焊，并在焊接后進(jìn)行去應(yīng)力回火，以提高模具壽命。

2、減少模具表面電脈沖的硬質(zhì)層；（如采用機(jī)械直接加工）

放電加工是最常用的模具型腔加工手段。但是，放電加工后的模具型腔表面會(huì)形成白亮層及變質(zhì)層使得模具表面處于引張應(yīng)力狀態(tài)。如果模具在其后的打磨拋光過(guò)程中無(wú)法將處于引張應(yīng)力狀態(tài)的表面打磨掉，模具投入生產(chǎn)后其早期龜裂或開裂的可能性極大。如果放電加工的電流較大時(shí)模具表面有大量的微裂紋。這也是導(dǎo)至模具投入生產(chǎn)后，早期龜裂或開裂產(chǎn)生的原因。

因此，在采用電脈沖加工作業(yè)時(shí)，必須高度關(guān)注加工參數(shù)，盡量減少放電電流，減少變質(zhì)層的厚度，不能只顧為了提高效率，加大放電電流，從而影響模具壽命。

另外一個(gè)方面，國(guó)外有的先進(jìn)的壓鑄廠已開始用高速銑加工是采用超硬銑切刀具如CBN通過(guò)CNC程序在熱處理后的模具材料上加工出精度要求的模具型腔。高速銑加工出的模具型腔不僅尺寸精度高，并且表面光潔度可以一步到位無(wú)須再進(jìn)行打磨或拋光，可以直接使用。并且，模具的表面處于壓縮應(yīng)力狀態(tài)（壓縮應(yīng)力可達(dá)300-500MPA）。能夠有效的抑制早期龜裂的形成從而延長(zhǎng)模具使用壽命。

3、模具貼配間隙合理，確保不竄鋁，不卡澀

壓鑄過(guò)程是一個(gè)高溫、高速、高壓的過(guò)程，壓鑄模具一旦貼配不好，極易造成竄鋁、滑塊卡澀等，從而造成模具損壞，影響模具壽命。因此，壓鑄模具的貼配實(shí)際上比注塑模具更難，更重要。由于鋁合金壓鑄件特性各異，特別是大型模具，在壓鑄生產(chǎn)時(shí)模具的溫度場(chǎng)和在常溫下未生產(chǎn)時(shí)變化很大，因此在貼配時(shí)，必須充分研究模具特性以及溫度場(chǎng)的變化，相應(yīng)地進(jìn)行有針對(duì)性的貼配調(diào)整，使得模具貼配間隙合理。這樣，才能確保在壓鑄生產(chǎn)時(shí)，不出現(xiàn)竄鋁、滑塊卡澀等現(xiàn)象，提高模具可靠性，延長(zhǎng)模具壽命。

4、模具使用和維護(hù)

壓鑄模具的使用與維護(hù)同樣是影響壓鑄模具壽命的重要一環(huán)。正確地使用和維護(hù)壓鑄模具是壓鑄企業(yè)提高生產(chǎn)效率、提高產(chǎn)品質(zhì)量以及提高經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵。

1、模具使用中出現(xiàn)披封、鋁皮要及時(shí)清理，防止擠壞模具；

在模具使用中，往往因?yàn)楦鞣N原因模具會(huì)出現(xiàn)披封、鋁皮，這時(shí)必須及時(shí)清理，否則繼續(xù)生產(chǎn)會(huì)將模具擠壞。特別是滑塊部位，如果滑道進(jìn)入鋁皮等，由于壓鑄機(jī)合模力非常大，會(huì)將滑塊擠塌、擠壞。因此，遇到此類問(wèn)題，必須及時(shí)清理模具，并查找原因?qū)δ＞呒皶r(shí)修理。否則，等模具損壞了才維修，就會(huì)嚴(yán)重影響模具壽命。

2、盡量減少模具的急冷急熱，盡量連續(xù)生產(chǎn)，在冷模狀態(tài)下，嚴(yán)禁高速壓射

壓鑄過(guò)程中壓鑄模具一直處于熱漲冷縮的往復(fù)疲勞狀態(tài)，模具急冷急熱，不停的熱漲冷縮，從而造成模具疲勞損壞。而在冷模狀態(tài)下開始生產(chǎn)時(shí)，模具溫度由低溫開始上升，溫差加大，模具膨漲收縮加大，對(duì)于模具疲勞相應(yīng)加大，會(huì)加快模具損壞，縮短模具壽命。因此，在壓鑄生產(chǎn)時(shí)應(yīng)盡量連續(xù)生產(chǎn)，盡量減少模具的急冷急熱，從而延長(zhǎng)模具壽命。

另外，在冷模狀態(tài)下，模具沒(méi)有達(dá)到正常生產(chǎn)時(shí)的溫度，模具各部間隙相對(duì)較大，在這種情況下，嚴(yán)禁開啟高速壓射和增壓。否則，模具各間隙部位，包括滑塊、頂桿孔等部位容易竄入鋁皮，從而損壞模具，影響模具壽命。

3、盡量降低壓射速度，盡量降低比壓，減少模具沖擊

壓鑄生產(chǎn)時(shí)，壓射速度的高低不僅影響壓鑄的填充速度、壓射內(nèi)澆口速度，同時(shí)壓射速度高，沖擊峰值也會(huì)加大。因此，壓射速度高，壓射內(nèi)澆口速度快，對(duì)模具沖刷會(huì)加劇，沖擊峰值加大，模具承受的沖擊力也會(huì)加大，模具壽命會(huì)大大減少。因此，我們?cè)谡{(diào)整壓鑄工藝時(shí)，在確保產(chǎn)品質(zhì)量的情況下，盡量降低壓射速度，對(duì)于提高模具壽命，提高壓鑄企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益非常重要。目前，先進(jìn)的壓鑄機(jī)配置有壓射剎車裝置，對(duì)于減少?zèng)_擊峰值，減少模具承受的沖擊力，提高模具壽命非常有益。

4、盡量降低鋁液澆注溫度，提高模具使用壽命

壓鑄生產(chǎn)時(shí)的鋁液澆注溫度，不僅影響鑄件質(zhì)量，也影響壓鑄模具的使用壽命。一般壓鑄時(shí)，鋁液澆注溫度在630度-720度，對(duì)于不同的零件，我們?cè)谶x擇澆注溫度時(shí)，應(yīng)盡量選擇低一些，這樣既節(jié)約了能源，同時(shí)也可以延長(zhǎng)壓鑄模具的使用壽命。因?yàn)殇X液溫度越高，對(duì)模具的沖蝕越大，模具溫度場(chǎng)變化的范圍越大，熱脹冷縮的越大，模具疲勞越大，越容易損壞。因此，適當(dāng)降低鋁液澆注溫度，有益于延長(zhǎng)壓鑄模具使用壽命。

5、加強(qiáng)模具的維護(hù)，定期保養(yǎng)，定期對(duì)模具型腔進(jìn)行回火去應(yīng)力處理

壓鑄模具一直在高壓、高速、高溫下連續(xù)生產(chǎn)，使用條件比較惡劣。在使用過(guò)程中模具會(huì)產(chǎn)生損壞或故障隱患等。因此，加強(qiáng)模具的維護(hù)，定期對(duì)模具進(jìn)行保養(yǎng)，更換損壞部位，更換易損件，清理滑道、頂桿孔等，是非常重要的，是確保模具在壓鑄生產(chǎn)時(shí)的可靠性，同樣也可以延長(zhǎng)模具的使用壽命。

同時(shí)，由于壓鑄模具在使用中不斷受到?jīng)_擊、不斷熱脹冷縮，會(huì)產(chǎn)生新的內(nèi)應(yīng)力，如果不及時(shí)消除，模具容易表面龜裂或開裂。因此，定期對(duì)模具型腔進(jìn)行去應(yīng)力回火，消除應(yīng)力，也是延長(zhǎng)模具壽命的重要手段。一般情況下，模具在投入使用后，應(yīng)該在3000-5000模次后進(jìn)行首次回火。在以后根據(jù)使用情況，一般每生產(chǎn)1萬(wàn)模具左右，需對(duì)模具型腔進(jìn)行去應(yīng)力回火，這樣可以大大延長(zhǎng)模具使用壽命。這一點(diǎn)對(duì)壓鑄廠減少模具投入費(fèi)用，提高經(jīng)濟(jì)效益非常重要。