工作條件與性能要求

　　壓鑄模具是完成壓力鑄造生產(chǎn)的基本工具,是在高壓150MPa～500MPa下將高溫1000℃熔融金屬壓鑄成形，加工對(duì)象有鉛、鋅、鋁、鎂、銅及其它合金等。由于這些金屬及合金的熔點(diǎn)不同，對(duì)模具性能要求也不完全相同。

1.1 壓鑄模具的工作條件

(1)與其他模具相比，壓鑄模具的工作條件十分惡劣，因不同被壓鑄的金屬，要承受150MPa～500MPa很高壓力的作用。

(2)工作時(shí)，經(jīng)常與300℃～1000℃的熔融金屬接觸，不同壓鑄合金的澆注溫度見(jiàn)表1。且不斷地反復(fù)加熱和冷卻，沿截面溫度梯度很大。
表1 不同壓鑄合金地澆注溫度

(3)模具工作型腔收到150m/s～70m/s高速注入地熔融金屬接觸時(shí)，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重地磨損。

(4)型腔在液態(tài)金屬?zèng)_刷和浸蝕作用下，易使金屬粘著在模具型腔表面上(尤其是鋁合金更為突出)，甚至滲入模面或與模面金屬發(fā)生化學(xué)變化而腐蝕模面。

1.2 壓鑄模其他性能要求

壓力鑄造可以鑄出形狀復(fù)雜、精度高、表面粗糙度小并且具有良好地力學(xué)性能的零件。所以，壓鑄模具應(yīng)具有如下的性能要求：

(1)較大的高溫強(qiáng)度與韌度

壓鑄模具受到熔融金屬注入時(shí)的高溫、高壓和熱應(yīng)力作用，容易發(fā)生變形，甚至開(kāi)裂。因此，模具材料在工作溫度下應(yīng)具有足夠的高溫強(qiáng)度與韌度，以及較高的硬度。

(2)優(yōu)良的高溫耐磨性、抗氧化性與抗回火穩(wěn)定性

高溫熔融金屬高速注入模具和澆鑄后脫模時(shí)，均產(chǎn)生較大的摩擦作用，為保證模具長(zhǎng)期使用，模具在工作溫度下應(yīng)均有較高的耐磨性。大量連續(xù)生產(chǎn)的壓鑄模具，長(zhǎng)時(shí)間處于一定溫度作用下，應(yīng)持續(xù)保持其高硬度，而且應(yīng)不粘模及不產(chǎn)生氧化皮。因此，模具還應(yīng)具有良好的抗氧化性與回火穩(wěn)定性。

(3)良好的熱疲勞性能

壓鑄模具表面反復(fù)受到高溫加熱與冷卻，不斷膨脹、收縮，產(chǎn)生交變熱應(yīng)力。此應(yīng)力超過(guò)模具材料的彈性極限時(shí)，就發(fā)生反復(fù)的塑性變形，引起熱疲勞。同事，模具表面長(zhǎng)時(shí)間受到熔融金屬的腐蝕與氧化，也會(huì)逐漸產(chǎn)生微細(xì)裂紋，大多數(shù)情況下，熱疲勞是決定壓鑄模具壽命的重要因素。

(4)高的耐熔融損傷性

隨著壓鑄機(jī)的大型化，壓鑄壓力也在增大，已從低壓的20～30MPa，提高到高壓150～500MPa。高溫高壓澆鑄可產(chǎn)生明顯的熔融損傷，模具應(yīng)對(duì)此具有較大的抵抗力。為此，模具材料必須具有較大的高溫強(qiáng)度，較小的對(duì)熔融金屬親和力，模具表明粗糙度要小，并附有適當(dāng)?shù)难趸?、氮化層等保護(hù)層，而不存在脫碳層。

(5)淬透性好、熱處理變形小

一般壓鑄模具的制造方法是將退火狀態(tài)的模具材料雕刻型腔，然后熱處理，得到所需要的硬度，或?qū)⒛＞卟牧闲袩崽幚?，得到需要的硬度，再雕刻型腔。先雕刻型腔后熱處理的制造方法，有高的硬度和?qiáng)度，不易產(chǎn)生熔損與熱疲勞。無(wú)論用哪一種方法進(jìn)行熱處理，得到均一的硬度是必要的，所以要求淬透性好，特別是先雕刻型腔后進(jìn)行熱處理，要用熱處理變形小的材料，這點(diǎn)對(duì)于尺寸大的模具尤為重要。

(6)較好的被削性與磨削性

壓鑄模型腔都經(jīng)切削加工制成，所以模具材料應(yīng)具有較好的被削性。必須指出，耐磨性好的材料，其被削性一般較差。許多模具鋼就是如此，雖在退火狀態(tài)，其基體部分還是較硬。再加堅(jiān)硬的碳化物，一般切削困難。

為獲得較光滑的壓鑄件，要求模具型腔表面的粗糙度值小，所以對(duì)模具材料也應(yīng)具有較好拋光性能。

(7)材料內(nèi)部組織均勻無(wú)缺陷

模具材料的組織應(yīng)均勻、無(wú)缺陷、方向性少、否則不僅影響模具的裂紋、強(qiáng)度、熱疲勞性能，而且還影響熱處理變形。