浅谈延长铜合金压铸模具寿命的方法
压铸模具寿命是模具质量的重要指标，也是影响压铸企业经济效益的重要因素。 因此，延长压铸模具的使用寿命非常重要，无论是增加使用压铸模具的企业的经营利润，还是减少资源浪费兼顾社会效益。
对于铜合金压铸模具来说，由于铜合金熔点较高，充型速度快，充型压力较高，其模具寿命比高低压铝压铸模具低很多（一般为几百至上千模）。次）。 因此，与其他材料制成的压铸模具相比，如何延长铜合金压铸模具的使用寿命更值得压铸工作者研究和讨论。
一般来说，如果模具在使用过程中出现以下现象，则说明模具基本已接近其寿命：
1、模具老化，表面龟裂，影响外观。 同时裂纹导致零件表面脱模拉伤或铸件变形；
2 模具型腔有较大裂纹，铸件不能正常成型；
3、模具分型面塌陷，造成“漏铜”，压铸效率极低，压铸产品后处理工作量大。
图 1. 表面裂纹
一、影响铜合金压铸模具寿命的因素
一方面，在压射过程中，压铸模具受到高温铜液高速高压射流的冲击（内浇口速度可达40-55m/s，浇口速度可达40-55m/s）。充填压力一般为40-80MPa）。 填充压力和速度都很高，因此模腔表面承受很大的机械应力。
另一方面，熔融铜的温度相对较高。 每次从注射完成到下一次注射，模芯都以“热胀冷缩”的循环方式工作。 模腔温度在360°C至550°C之间反复变化。 模具经常被冷却和加热，同时受到压应力和拉应力的影响。 形象地说，就像反复拉橡皮筋一样。 随着时间的推移，橡皮筋的表面会出现裂纹，直至破裂。
图 2. 内部门速度
因此，模具损坏的主要原因是循环机械应力和热应力的影响，导致模具型腔表面疲劳损伤并形成裂纹，甚至导致整体模芯开裂失效。 因此，延长模具寿命主要应着眼于降低机械应力和热应力。
2、延长压铸模具寿命的方法
延长压铸模具寿命的方法有很多，主要应注重模具材料选择、模具设计、模具制造、模具使用与维护四个方面。
(1)模具材料
模具材料及其热处理工艺是影响模具寿命的主要因素。 如前所述，模具损坏在型腔上主要表现为两种形式：表面裂纹和开裂。 根据不同的铸造要求和不同的压铸条件，选择合适的模具钢材和优化热处理工艺是延长模具寿命的重要途径。
选择模具材料时，可以从以下三个方面进行选择：
01 模具钢必须具有抵抗裂纹扩展和延伸的能力，以避免模具整体开裂
目前，许多钢铁生产企业在生产H13钢时，把提高压铸用模具钢的韧性和延展性作为首要任务。 高韧性和延展性可以提高钢的抗热疲劳性能，从而延长模具的寿命：对于铜合金压铸件，可选用高温合金作为型腔材料。 该合金在-253～700℃温度范围内具有良好的综合性能。 650℃以下的屈服强度在变形高温合金中名列前茅，并具有良好的抗疲劳、抗辐射、抗氧化和抗腐蚀能力。 实验证实，选用铜合金压铸模具后，模具寿命比传统热作模具钢提高近5倍。
02 材料金相分析
除合金元素外，显微组织也决定钢的性能。 金相组织越细小、越均匀，钢的性能就越好。 金相组织一方面取决于材料本身的特性，另一方面取决于热处理工艺。
03 材料内在品质
压铸模具材料一般为锻钢坯，内部容易产生微裂纹。 及时发现并避免它们是非常有必要的。 因此，在确定模具材料之前，应采用材料冲击试验机、金相分析仪、探伤仪等手段确认内部质量和热处理效果，以保证模具的质量，延长模具的使用寿命。
(2)模具设计
压铸模具设计是影响压铸模具寿命的另一个重要因素。 模具设计的好坏直接影响压铸模具的寿命。 因此，在设计压铸模具时，必须根据铸件的特点合理设计模具结构。 同时，如有必要，对影响模具寿命的铸件设计及时提出改进建议，或采取合理措施解决。 设计模具时应仔细考虑以下几个方面：
01 模具强度
模具强度是否满足要求是影响模具寿命的重要因素。 但目前大多数压铸企业在采购模具时都特别注重价格。 他们甚至认为只要能压铸出合格的产品即可，而对模具的尺寸、模具的强度是否符合要求不够重视。 同时，很多压铸模具制造企业为了获得订单，往往会压低模具价格，在制作模具时省钱以降低成本。 如果模具强度不够，不仅会影响模具的可靠性，还会影响模具的寿命。 事实上，从压铸生产的角度来看，这样的模具并不经济。 如果压铸模具强度不够、刚性差，模具在不断受到机械冲击和热冲击时就会过早破裂。 另外，由于密封面太小，合金会从模具型腔中跑出。 如果残留的废料不及时清理，再次合模时模具就会塌陷，造成模具损坏。 因此，在设计模具时必须充分考虑模具的强度，以保证模具的正常、合理的使用。
02 内门速度
压铸模具中浇口的设计不仅是影响铸件质量的重要因素，而且对压铸模具的寿命也有直接影响。 因此，必须高度重视压铸模具的设计。 压铸模具的浇口速度越快，对模具型腔的冲击越大，模具型腔的瞬时温升越大，模具越容易出现表面裂纹或裂纹。 铜合金压铸模具的内浇口一般为35～55m/s，在保证产品质量的情况下应尽可能低，以减少高温铜液对模具的影响，延长模具的使用寿命。模具的寿命。
03 模腔密封面
由于压铸处于高温、高速、高压状态，压铸模具经常出现“漏水”现象。 其原因有压铸参数选择不当、压射速度过快、压力过大、锁模力不足等。 模具设计不合理、密封面不够也是重要原因。 如果模具“水”漏，一方面会造成泄压，直接影响铸件的内部质量。 另一方面，由于压铸过程中飞料没有及时清理（或很难）清理，会压坏模具，造成模具损坏。 分型面塌陷。 因此，在设计模具时应高度重视密封面。
04 模具冷却（加热）系统设计
模具冷却水设计是压铸模具设计中至关重要的环节。 如今，大多数压铸模具制造商往往非常重视浇注系统。 很多厂家在应用模流分析软件时，往往大量研究填充形态，却很少关注模具温度场的变化。 事实上，在压铸生产中，模具冷却和模具温度场变化对于生产效率、铸件质量和模具寿命至关重要。 如果模具冷却（加热）系统设计得当，不仅可以提高压铸周期、生产效率和铸件质量，而且可以延长模具寿命。 如图3所示，温度场模拟发现裂纹出现的模具温度在500℃左右。 鉴于此，应在模具内部设计冷却水道，以加强模具内部的冷却，保持模具温度平衡。
图 3 温度场和热裂纹失效
压铸过程是对压铸模具进行淬火和加热的过程。 如果压铸模具的冷却设计不合理，不依靠模具本身内部的冷却介质顺利冷却，仅靠喷射的外部冷却介质就会使模具型腔的温度急剧下降。 型腔的温度变化会加大，从而增加疲劳速度，不仅造成涂料的浪费，降低生产效率，而且大大降低了模具的寿命。 因此，优化模具冷却（加热）设计是提高铸件成品率和生产效率的关键，也是延长模具寿命的非常重要的途径。
05 易损部件
为了延长模具的使用寿命，在设计模具时，应尽量对容易出现模具开裂、模具损坏的部位进行镶嵌。 一方面，维修更换方便； 另一方面，嵌缝可以阻止裂纹的扩展，避免局部裂纹蔓延到其他部位，从而延长模具寿命。
06 尖角等应力集中区域的处理
尖角容易产生应力集中。 因此，压铸件拐角处的尖角对铸件的浇注工艺、铸件的质量以及压铸模具的寿命都有很大的影响。 因此，在前期与铸件设计师讨论问题时，非常重要的是要高度重视铸件的边角，使其尽可能大，并且在可以圆滑的过渡处添加圆角。 这个非常重要。
07 涂层技术
为了延长模具的寿命，国内外许多科技工作者正在积极探索一些新技术，如新型表面氮化技术、镀钛、表面微栅延寿技术等。因此，作为模具压铸模具制造企业，作为压铸模具设计者，积极探索新技术，及时跟踪先进技术，及时采用新技术，提高模具的使用寿命，也是提高压铸模具水平和水平的有效途径。企业的技术水平。
图4.模具表面强化处理
(3)模具制造
模具制造工艺和模具制造精度也是影响模具寿命的重要因素。 因此，在模具制造中，我们必须密切关注影响模具寿命的各个方面，并对其进行研究和改进，从而提高我们模具的寿命。
01 改进模具制造工艺，提高模具制造精度
压铸模具的内应力是影响压铸模具的重要因素，模具加工过程中容易产生应力。 因此，我们在编制工艺路线、制定工艺规范、编制加工程序时，一定要尽量减少应力的产生并及时消除应力，以增加模具的寿命。
加强质量管理，提高模具制造水平，减少模具补焊也是提高模具寿命的重要保证。 补焊材料的问题、补焊时产生的高温、产生的内应力问题对模具的寿命影响很大。 对于压铸模具制造商来说，型腔补焊是非常不可取的。 如果发生，应尽可能采用热焊，焊后应进行消除应力和回火，以增加模具的寿命。
02 减少模具表面电脉冲的硬质层
放电加工是模具型腔加工最常用的工具。 但放电加工后模具型腔表面会形成白色光亮层和改性层，使模具表面处于拉应力状态。 如果在模具后续的研磨抛光过程中不能将处于拉应力状态的表面打磨掉，则模具投入生产后就有很大的可能出现早期开裂或开裂。 日本研究结果表明，电火花加工后模具表面的拉应力可达700～。 而且，当放电加工电流较大时，模具表面会出现大量的微裂纹。 这也是模具投入生产后出现早期开裂或开裂的原因。
03 模具装配间隙合理
压铸工艺是一种高温、高速、高压的工艺。 压铸模具一旦配合不当，很容易造成“窜水”、滑块卡死等现象，从而造成模具损坏，影响模具寿命。 因此，压铸模具的装配实际上比注塑模具更加困难和重要。 由于铸件具有不同的特性，特别是大型模具，压铸生产时和非常温生产时模具的温度场变化较大。 因此，在装配时，必须充分研究模具特性和温度场的变化，并据此进行有针对性的装配调整，使模具装配间隙合理。 这样就可以保证压铸生产时滑块不会出现“水窜”或卡死现象，提高模具的可靠性，延长模具的使用寿命。
(4)模具的使用与维护
压铸模具的使用和维护也是压铸模具寿命的重要组成部分。 正确使用和维护压铸模具是压铸企业提高生产效率、产品质量和经济效益的关键。 延长压铸模具的使用寿命对于提高压铸企业的经济效益非常重要。 因此，压铸企业必须高度重视压铸模具的使用和维护。
01 模具在使用过程中若出现封口或废料，必须及时清理干净，防止模具受到挤压。
模具在使用过程中，由于各种原因，模具经常出现有密封件和废料的情况。 这时必须及时清理，否则继续生产会压坏模具。 尤其是滑块区域，如果废料进入滑道，压铸机再次合模时，滑块就会塌陷而损坏。 因此，遇到此类问题时，必须及时清洗模具，查找原因，及时修复。 否则，等模具损坏后再修复，会严重影响模具寿命。
02 尽量减少模具的冷却和加热，尽量连续生产。 在冷模状态下，可以利用预注射功能对模具进行预热。
在压铸过程中，压铸模具始终处于热胀冷缩的往复疲劳状态。 模腔部分的温度基本上在220℃至450℃之间来回变化。 模具经过淬火加热，不断膨胀和收缩，造成模具疲劳损坏。 。 当在冷模状态下开始生产时，模具温度开始从低温上升，温差增大，模具胀冷缩，模具疲劳相应增加，会加速模具损坏，缩短模具寿命。 因此，压铸生产时，应能连续生产，尽量减少模具的冷却和加热，从而延长模具的寿命。
另外，在冷模状态下，模具还没有达到正常生产时的温度，模具各部分之间的间隙比较大。 在这种情况下，严禁开启高速注射和加压。 否则废料很容易进入模具的缝隙，包括滑块、顶出孔等部位，从而损坏模具，影响模具的寿命。
03 尽可能降低注射速度，尽可能降低比压，减少模具冲击
压铸生产时，注射速度不仅影响压铸件的填充速度和注射浇口速度，而且注射速度高时冲击峰值也会增大。 因此，如果注射速度高、注射浇口速度快，就会加剧模具的侵蚀，冲击峰值增大，模具承受的冲击力也会增大，模具的寿命也会缩短。将会大大减少。 因此，我们在调整压铸工艺时，应在保证产品质量的情况下尽量降低注射速度，这对于增加模具的寿命，提高压铸企业的经济效益非常重要。 目前，先进的压铸机都设有注射制动点，这对于减少冲击峰值、减少模具所承受的冲击力、增加模具的使用寿命非常有利。 下图显示了带有“制动点”的注射冲头运动曲线。 事实证明，增加制动点后的工艺使模具寿命提高了近10%。
图5.带有“制动点”的注射冲头运动曲线
04 尽可能降低铜合金液浇注温度，以增加模具的使用寿命
压铸生产时铜合金液的浇注温度不仅影响铸件的质量，而且影响压铸模具的使用寿命。 一般压铸时，铜合金液浇注温度为920℃~950℃。 对于不同的零件，我们在选择浇注温度时，应尽量选择较低的，这样不仅节省电能，还能延长压铸模具的使用寿命。 因为铜合金液的温度越高，对模具的侵蚀越大，模具温度场的变化幅度越大，热胀冷缩的幅度越大，模具的疲劳也越大，而且越容易损坏。 因此，适当降低铜合金液的浇注温度有利于延长压铸模具的使用寿命。
05 加强模具保养，定期保养
压铸模具一直在高压、高速、高温下连续生产，使用条件比较恶劣。 模具在使用过程中可能会损坏或发生故障。 因此，加强模具的保养非常重要，对模具进行定期保养，更换损坏件，更换易损件，清理导轨、顶出孔等，这样不仅保证了模具在冲模过程中的可靠性。 -铸造生产，还可以延长模具的使用寿命。
三、结论
压铸模具是压铸企业最重要的生产工具，是影响企业产品质量和生产效率的关键。 压铸模具的可靠性、成品率、生产效率和模具寿命是衡量模具质量的关键因素。 提高模具质量、延长模具寿命也是提高压铸企业经济效益的重要途径。 延长模具寿命是一项系统工程，必须从模具材料选择、模具设计、模具制造、模具使用等各个方面入手。 所有这些都是缺一不可的。
/结尾。