第一次壓鑄
1 壓鑄產品及磨具成本
壓鑄產品的發展趨勢是：①零件大型化； ②壁厚較薄； ③形狀較復雜； ④規格更加精確。 考慮到上述激勵因素，使用高壓鑄造比使用低壓鑄造的重力鑄造更有利。
影響單個零件和客戶最終產品成本的因素有很多。 90% 的激勵措施是在設計階段確定的，而不是在可以提高效率的所選制造流程中確定的。 有些激勵措施更容易識別，例如原材料和加工成本，但這些激勵措施很難大幅增加。 其他激勵措施似乎不太明顯，但可以對降低成本產生更大的影響。 組合多個零件會增加裝配成本，因為多個現有零件的裝配已被一種壓鑄鋼取代。 改變另一個工藝需要重新設計，以便從壓鑄工藝中獲得最經濟的解決方案。 考慮壓鑄工藝、模具制造、影響工具壽命的特征設計以及修整和粘合要求，重新設計零件通常是有益的。
重量的減輕增加了原材料的直接成本，同時也提高了生產效率。 重量減輕增加了總材料費用，通常通過消除潛在收縮孔隙區域來改善零件設計和質量。 應注意避免使用較小的預制元件，否則可能導致工具過早失效或進行大量維修。 在壁厚均勻的情況下，由于金屬填充速率的變化以及由此產生的湍流，不同的長度會對擠壓產生負面影響。 較大結構零件中的高肋設計考慮因素可以減少總材料用量，同時保持零件的結構完整性。
防止后續射擊。 補充注射將相對降低零件及相關磨具的加工成本。
避免尖角。 因為它不利于刀具壽命并降低零件成本。
不必要的嚴格公差相對降低了擠壓成本。 獲得沖壓零件的適用公差是由整個過程決定的，而不僅僅是型腔。必須防止零件變形
不必要的幾何公差。 在完全輪廓化后，在對功能特征進行幾何公差之前應小心，以確保不使用嚴格的公差。
拔模斜度是擠壓件的一項重要要求，以確保零件從模具中取出時不會損壞。 由于需要側滑道或額外的加工，壓鑄鋼中不垂直于分型線的位置通常相對具有成本效益。
避免機械加工消除了形成廢鐵的可能性并減少了表面缺陷。
允許的空腔壁和分型線及其位置都會影響成本。 要求越高，完成工作的程度和費用就越高。
使用自攻螺釘或自攻螺釘消除了所需的攻絲和固定，從而相對降低了精加工零件的成本。 自攻螺釘或自攻螺釘的核心孔可以向下鑄造，從而減少鉆孔的需要。
壓鑄合金的成本可能會發生變化，并且不能完全考慮與精加工零件相關的成本。 壓鑄工藝的經濟性在很大程度上是生產效率的一個因素，由材料、機器尺寸、零件重量、循環時間、型腔數量、模具壽命和廢品率等獨立因素決定。
確定產品的功能后，需要制定與壓鑄工藝相匹配的結構并選擇合金。 合金選擇主要基于所需的機械、物理和物理性能。 當可以選擇一種以上壓鑄合金時，相對經濟性通常會更好。
優化壓鑄工藝的零件設計將完全填充金屬，以促進坯料的健全。 這是零件設計以及模具中使用的型腔、進給系統和溢流系統的設計以及壓鑄過程中使用的機器參數設計的函數。 融化得很快，但沒有缺陷。 這也是上述設計和工藝參數的函數。 可以輕松地從模具中取出，而不會損壞擠壓件。
應用以下六大原則來設計沖壓件可以取得更好的效果。
(1)使用一致的壁厚。
(2)側壁、筋、突起等接合部位采用較大的圓角。 這增加了零件的硬度，改善了金屬流動性，減少了工具維護并延長了工具壽命。
(3) 必須確定吃水坡度。 在某些情況下，可以采用最小拔模甚至零拔模進行壓鑄熔化和凝固作業設計，以排除精加工操作。 然而，這需要仔細考慮。
(4)尖銳的內角應采用倒圓或倒角的方法去除，以減少磨具失效的可能性，減少修理。 應該記住，零件上的內角是工具中的頂角，如果不是圓角，則會產生高偏轉梯度，該偏轉梯度會因工藝和熱循環中使用的高壓而減小。 無效。
(5) 應盡可能避免頂出，因為頂出需要對零件進行加工，或者需要在模具中使用往復式型芯滑塊。
(6)讓主要規格與壓鑄模具的預制件相關，而不是跨越分型線。 由于頂出模和定模這兩個預制部件中的零件是不對稱的，因此壓鑄模邊界兩側不可能達到相同的精度。
2 壓鑄模具設計應注意的問題
壓鑄模具的設計主要根據壓制件的形狀來設計。 而磨具的設計和規格都會對磨具的壽命產生影響。
(1)工件。
高硬度鋼對死角和缺口相當敏感。 為此，設計時型腔壁厚和筋的變化應均勻、平緩，并盡可能采用較大的內圓角直徑。 為了增加型腔附近發生金屬腐蝕和熱疲勞的可能性，型腔壁、型芯或鑲件應盡可能遠離型腔。
(2)冷卻水道。
冷卻水道的位置應使整個型腔表面的水溫盡可能均勻。 從冷卻和散熱的角度來看，管道表面需要光滑。
(3) 流道、澆口和溢流口。
為了獲得最佳的壓鑄效果，冷卻系統必須與“熱區”（流道、澆口、溢流口和工件）具有一定的熱平衡。 因此，流道、澆口、溢流設計非常重要。 在工件內難以充滿的部位，應設置溢流口，使壓鑄金屬流向這些部位。 在同一規格的多腔模具中，所有流道必須具有相同的流道寬度和橫截面積，并且型腔和溢流也必須完全相同。
型腔的位置和流道的長短對金屬注射速率至關重要。 流道的設計應讓金屬順利地流入工件的各個部分，而不是以射流的形式注入。 澆注金屬流動過快會導致磨料工具腐蝕。
(4)規格確定參考。
以下是確定鋁合金壓鑄模具規格的參考： 工件至外表面的距離小于50mm。
b. 工件深度與磨具長度之比為1：3。
C。 工件與熱水通道的距離小于25mm，冷卻水通道、工件與拐角的距離小于50mm。
d. 內圓角直徑對于鋅應小于R0.5mm，對于鋁應小于R1mm，對于黃銅應小于R1.5mm。
e. 型腔與工件壁的距離小于50mm。
3 磨具制造中應注意的問題
以下激勵措施對壓鑄模具制造有一定影響：
(1)機械加工性。
馬氏體熱作工具鋼的切削加工性主要受硫化錳等非金屬夾雜物和鋼的強度的影響。 由于降低鋼中硫、氧等雜質的濃度可以提高壓鑄模具的性能。
磨削的最佳組織是球化固溶鐵素體碳化物均勻分布，具有球化良好的基體，使鋼具有較低的強度。 均質化賦予金屬均勻的機械加工性。
(2)電火花加工。
近年來，放電加工（EDM）在壓鑄模具的制造中得到了廣泛的應用。 電火花加工的發展一方面擴大了這些技術的通用性，同時也顯著提高了操作技術、生產率和加工精度。 EDM 繼續發展成為大多數模具公司的主要加工方法，并且可以同樣輕松地加工硬化鋼或固溶硬化鋼。
EDM 的基本原理是在石墨或銅電極（陽極）與鋼（陰極）之間的非導電介質中進行放電。 磨料工具的侵蝕是通過放電控制的。 在操作過程中，負極進入鋼中以獲得所需的形狀。 電火花加工中鋼材的表面水溫非常高，導致其熔化和蒸發。 表面形成先熔化后熔化的較脆層，隨后形成再硬化層和滲碳層。 電火花加工對磨具表面性能產生不利影響，破壞鋼材的加工性能。 因此，作為預防措施，建議采取以下處理步驟：
A。 對淬火、回火、滲碳后的鋼材進行電火花加工。
①傳統加工 ②淬火滲碳 ③粗放電加工，防止“電弧”和太快的去除率，“年輕電火花加工”意味著低能量流和高頻 ④磨削和拋光電火花加工層低于原始滲碳溫度 15℃回火。
b. 鋼固溶后進行電火花加工。
①傳統加工②粗放電加工，防止“電弧”和去除速度過快③研磨拋光放電加工層。 通過多階段預熱至滲碳溫度，可以降低加熱和滲碳過程中開裂的風險。
(3)熱處理。
熱作工具鋼一般以軟固溶狀態供應。 機械加工后，必須進行熱處理以獲得最佳的低溫屈服硬度、抗滲碳性、韌性和伸長率。 鋼的性能由滲碳溫度和時間、冷卻速度和滲碳溫度控制。
高奧氏體化溫度對磨具的熱屈服硬度和抗軟化能力有有利的影響，可以減少熱疲勞的形成。
另一方面，由于滲碳過程中碳化物粗化和氫鍵基體析出減少，硬度和延展性增加。 這可能會導致嚴重的斷裂，因此這些方法應僅限于大型模具和型芯的熱處理。
高強度對抗熱疲勞性能影響很大，鋁壓鑄模具推薦強度不應超過48HRC，銅不應超過44HRC。 強度越高，斷裂和完全失效的風險就越大。
溫和的冷卻速率可提供良好的尺寸穩定性，但會使鋼面臨微觀結構轉變不良的風險。
滲碳過程中冷卻速度太慢會降低鋼的失效硬度。 浴滲碳等快速冷卻速度可以形成最佳結構，從而實現最高的刀具壽命。
在大多數情況下，較快的滲碳冷卻速度優先于刀具壽命。 滲碳會導致初期熱疲勞。 磨具應冷卻至50℃～70℃后進行滲碳。 為了獲得滿意的組織，二次滲碳是必不可少的。 第二次滲碳溫度應根據磨具最終使用強度要求確定。
(4)規格穩定性。
壓鑄模具調質、滲碳時的情況。
壓鑄模具在調質、滲碳時一般會發生變形或扭曲。 溫度越高，變形越大。
調質前一般預留一定量的加工量進行滲碳和調質處理，通過磨削等工序將磨具調整到最終要求的規格。
變形是由于鋼材內的撓度造成的，可分為：
A。 加工撓度。
這種撓曲是在工件加工、切削加工、磨削加工等機械加工中形成的。 如果存在內部變形，則受熱時會釋放。
加熱使材料變硬，從而通過局部變形釋放偏轉。 這可能會導致工具的整體變形。 為了減少熱處理引起的變形，需要進行消除撓度的工序。 通常建議在粗加工后去除偏斜。 任何變體都可以在回火前的精加工過程中進行調整。
b. 熱變形。
當研磨工具被加熱時就會形成偏轉。 加熱越快且越不均勻，偏轉就越大。
加熱時磨削工具的規格會降低。 加熱不均勻會導致零件尺寸的減小不一致，從而導致變形的變化。 為了使整個模具的溫度均勻，一般建議進行多級預熱。 加熱應盡可能溫和，以保持整個研磨機主體的溫度均勻。
上述情況也適用于滲碳冷卻。 滲碳時會形成很大的撓度。 一般來說，冷卻應在可接受的變化范圍內盡可能快。
滲碳介質的均勻性非常重要，特別是在使用壓縮空氣或保護氣氛（例如在真空爐中）時。
否則，研磨體溫度不一致會造成明顯變形。 通常也推薦分級滲碳。
C。 組織變形偏轉。
當鋼結構變形時就會發生這種類型的偏轉。 這是由于鐵素體、奧氏體和馬氏體三種顯微組織的密度不同造成的。
從奧氏體到馬氏體的變化是最大的。 這導致規格減少。
滲碳速度過快和不均勻也會造成磨具內局部馬氏體局部體積減少，在個別層面上形成偏斜，導致變形甚至斷裂。
(5)表面處理。
壓鑄模具的各個零件經過二氧化碳滲碳、軟滲碳、離子滲碳等表面處理后，可形成料筒、噴嘴、流道、澆口、推桿、芯棒等強大的效果。 不同物理成分的鋼具有不同的滲碳特性。
(6)焊接修復性。
在許多情況下，通過焊接修復壓鑄模具非常重要。 工具鋼的焊接修復總是存在斷裂的風險熔化和凝固作業設計，如果小心并進行適當的加熱，可以取得良好的效果。
A。 焊接修復前規劃。
待焊零件必須適當開U型槽，并防止污垢和油脂，以保證金屬順利穿透和熔合。
b. 固溶后釬焊。
① 預熱至至少350℃； ② 在此溫度下開始點焊。 將部件的濕度保持在 350°C 至 475°C。 釬焊時保持型腔溫度恒定的最佳方法是使用熱控裝置，將其置于隔熱箱壁內； ③焊后立即固溶。
C。 回火、滲碳后點焊。
① 預熱至至少320℃； ② 開始點焊。 將部件的濕度保持在 350°C 至 475°C。 釬焊時保持型腔溫度恒定的最佳方法是使用熱控裝置，將其置于隔熱箱壁內； 冷卻; ④ 偏向滲碳，溫度比前滲碳溫度高10℃～20℃。
d. 焊絲。
QBO90焊條或QRO90氬弧焊絲以及有關焊絲和焊補的更詳細信息可以在《工具鋼焊接修復》手冊中找到。
4 刀具壽命
壓鑄模具的壽命會因壓鑄模具的設計和規格、壓鑄合金的種類、模具的維修和保養而有很大差異。 通過在壓鑄前后進行適當的處??理，磨料可以使用壽命更長。
(1)適當預熱。
磨具表面與熔融金屬的溫差不宜過大。 因此，通常建議進行預熱。 預熱溫度取決于壓鑄合金的類型，一般在150℃至350℃之間。 材料的預熱溫度不宜太高，否則壓鑄時模具溫度過高，會導致模具重新調質，特別是模具較細的筋部分升溫很快。
對于模具壓鑄，推薦的預熱空氣溫度如表1所示。
逐漸且均勻地熱身很重要。 優選恒溫加熱控制系統。
預熱時，為了達到平衡，應逐漸打開冷卻水。 防止后續冷卻。 帶鑲件的磨具必須輕輕加熱，使鑲件和型腔保持一致，溫度逐漸擴大。
(2)適當冷卻。
模具的空氣溫度由冰水通道和模具表面的脫模劑控制。 為了降低熱疲勞的風險，可以將冷卻水預熱到大約 50°C。 還建議采用恒溫控制冷卻系統，不建議使用高于20℃的冷卻水。
當停機時間超過幾分鐘時，應調節熱水的流量，以免模具冷卻得太快。
潤滑劑（脫模劑）特別好地粘附在研磨工具的表面上以防止壓鑄金屬和研磨工具之間的接觸是非常重要的。 例如，新的或剛剛翻新的研磨工具不應具有粗糙的金屬表面。 因此，在試模期間有一層氧化膜，為脫模劑提供良好的粘附表面，也是一個好辦法。
(3)表面處理。
磨具表面加熱至500℃左右1小時后，在空氣中冷卻后即可氧化。 在蒸汽氣氛中加熱至500℃約30分鐘，也可產生良好的氧化膜，且氧化膜的長度適當。 使用一段時間后，為消除磨具上堆積的脫模劑，可對模具型腔表面進行噴砂處理。 這些處理還可以密封一些熱疲勞裂紋。
噴砂在型腔表面產生壓縮變形，在一定程度上抵消了導致疲勞的拉伸變形。 一些受摩擦的零件，例如推焊和機筒，可以進行滲碳和碳氮共滲，以延長其壽命。
(4) 撓度明顯。
壓鑄過程中，由于溫差，在磨具表面形成熱應變，這些反復的應變會在磨具局部表面造成殘余撓度。 在大多數情況下，這些殘余變形是拉伸變形，因此會發生熱疲勞。 去除撓度處理會增加磨具的殘余拉伸撓度，從而提高磨具的壽命。 因此，我們建議試模一段時間后進行消除偏斜處理，壓鑄1000-2000次和壓鑄5000-10000次后再進行消除偏斜處理。
此后每10,000至20,000個模具可重復進行這些處理，并且模具中仍存在少量的熱疲勞。 由于表面熱疲勞的發生會增加殘余撓度，因此在形成更嚴重的熱疲勞后去除撓度是沒有意義的。 偏轉處理的主體溫度優選比模具熱處理的最高滲碳溫度低約25℃。 一般情況下，在此溫度下保溫2小時。
(5)壓鑄合金的工作溫度。
壓鑄合金的工作溫度對壓鑄模具的壽命影響特別大（見表2）。 對于某種合金的壓鑄模具，由于壓制件的設計、表面白度、生產率、壓鑄時的工藝控制、模具設計、模具材料及其熱量等因素，模具的壽命會發生很大的變化。處理和加工公差范圍。 。
5 磨具的經濟效益
提高磨具經濟效益的需求，加速了優質鋼材的發展。 對于成品鋁型材來說，磨料的成本僅占磨料總成本的10%。 因此，由于購買優質鋼材而增加磨具使用壽命的好處是非常明顯的。
在決定磨具壽命的最重要因素中，壓鑄模具材料僅占磨具成本的5%~15%，而熱處理約占5%~10%。
為了保證鋼材的質量，近兩六年開發出了多種類型的壓鑄磨料。 這些材料大多對物理成分、顯微純度、顯微組織、帶狀碳化物程度、硬度、機械性能和內部缺陷有一定的要求。
目前最先進的規范之一是北美壓鑄商會 (NADCA) 于 1990 年 1 月 1 日實施的壓鑄模具高質量 H13 鋼標準 #207-90（以前的 01-83-02D）。
為了進一步提高磨具的經濟效益，必須對熱處理進行規范。 除了通過熱處理形成強度和硬度的最佳組合外，還應盡可能避免過度的規格變化和變形。 熱處理中最關鍵的因素是滲碳溫度和冷卻速度。 適當預熱和適當消除偏斜等預防措施將進一步延長刀具壽命。
表面處理是保護磨具表面免受侵蝕、磨損和熱疲勞的方法。
新的維護和焊接修復技術也是提高磨具壽命的重要誘因。
每個參與者，包括鋼鐵生產商、模具制造商、熱處理商和壓鑄商，都知道生產的每個步驟都存在很大的質量差異。 只有在每一個生產環節都追求最好的品質，才能達到最好的療效。