1 壓鑄模設計的重要性 

壓鑄模是壓鑄生產三大要素之一，結構正確合理的模具是壓鑄生產能否順利進行的先決條件，并在保證鑄件質量方面（下機合格率）起著重要的作用。由于壓鑄工藝的特點，正確選用各工藝參數是獲得優質鑄件的決定因素，而模具又是能夠正確選擇和調整各工藝參數的前提，模具設計實質上就是對壓鑄生產中可能出現的各種因素預計的綜合反映。如若模具設計合理，則在實際生產中遇到的問題少，鑄件下機合格率高。反之，模具設計不合理，例一鑄件設計時動定模的包裹力基本相同，而澆注系統大多在定模，且放在壓射后沖頭不能送料的灌南壓鑄機上生產，無法正常生產，鑄件一直粘在定模上。盡管定模型腔的光潔度打得很光，因型腔較深，仍出現粘在定模上的現象。所以在模具設計時，必須全面分析鑄件的結構，熟悉壓鑄機的操作過程，要了解壓鑄機及工藝參數得以調整的可能性，掌握在不同情況下的充填特性，并考慮模具加工的方法、鉆眼和固定的形式后，才能設計出切合實際、滿足生產要求的模具。
        2 壓鑄模設計應注意的問題 

壓鑄模的設計主要根據壓鑄件的形狀而定。但是模具設計和尺寸會對模具壽命產生影響。 
      （1）型腔。高強度鋼材對死角和缺口相當敏感。因此，在設計時模腔壁厚及肋的變化要均勻和緩，盡可能采用較大的內圓角半徑。為了降低金屬侵蝕及熱疲勞發生于澆口附近的可能性，腔壁、型芯或鑲件應盡量遠離澆口。

（2）冷卻水道。冷卻水道應處于使整個模腔表面溫度盡可能均勻的位置。從冷卻和力學角度看，管道表面需光滑。 

（3）流道、澆口及溢流。要得到最佳的壓鑄效果，冷卻系統必須和“熱區”（流道、澆口、溢流和型腔）有一定的熱平衡。因此，流道、澆口和溢流設計相當重要。在型腔內很難填滿的部位，應設溢流，以使壓鑄金屬流到這些部位。在具有相同尺寸的一模多腔模具中，所有的流道必須具有相同的流道長度和橫截面積，澆口和溢流也必須完全相同。澆口的位置和流道的厚度及寬度對金屬注入速度相當關鍵。流道的設計應使金屬流暢地進入型腔各個部分，而不是噴射狀地注入。流注金屬過快流動會引起模具侵蝕。 
       3 壓鑄模制造中應注意的問題 

（1）機械加工性。馬氏體系的熱作工具鋼的機械加工性主要受像硫化錳等非金屬夾雜物及鋼材硬度的影響。因為壓鑄模的性能可以通過降低鋼材中雜質含量而得到改善如硫和氧。切削加工的最佳組織是球化退火的鐵素體基體上均勻分布著球化狀的良好碳化物，這樣使鋼材具有較低的硬度。均質化處理使金屬具有均勻的機械加工性。

（2）電火花加工。電火花加工的基本原理是在石墨或銅電極（陽極）和鋼材（陰極）之間的不導電介質中放電。模具的侵蝕通過放電來控制。操作過程中，負電極進入鋼材中獲得所需形狀。電火花加工中鋼材的表面溫度非常高，從而使其熔化和蒸發。在表面產生了一層熔化后再凝固的較脆層，緊接著這層的是再淬硬層和回火層。電火花加工對模具表面性能產生了不利的影響，破壞了鋼材的加工性能。由于這個原因，作為一種預防措施，使用淬火和回火后鋼材的電火花加工和鋼材退火后的電火花加工。

（3）熱處理。在機械加工后，為了得到最佳的高溫屈服強度、抗回火性、韌性和延展性，必須進行熱處理。鋼材的性能受淬火溫度和時間、冷卻速度和回火溫度控制。淬火時太慢的冷卻速度能降低鋼材的破壞韌性?？斓睦鋮s速度如盥浴淬火能產生最好組織，因而得到最高的模具壽命。在大多數情況下，優先考慮模具的使用壽命而采取較快的淬火冷卻速度。脫碳可以引起早期熱疲勞。模具應冷卻至50℃～70℃后回火。要得到滿意的組織，第二次回火是必不可少的。第二次回火溫度應根據模具所需的最終使用硬度而決定。 

（4）尺寸穩定性。壓鑄模淬火和回火時，通常會出現變形或扭曲。溫度越高變形越大。在淬火前通常預留一定加工量以便淬火及回火后通過研磨等工序來調整模具到最后要求的尺寸。機械加工應力、熱應力、組織變形應力都會對尺寸穩定性造成影響，所以在壓鑄模過程中，應注意加熱及淬火的溫度和速度，以便把尺寸的比變形范圍控制在可調整的范圍內。 
      4 合理的壓鑄模設計與制造有助于延長模具壽命 

 壓鑄模壽命會隨壓鑄模的設計和尺寸、壓鑄合金類型、模具的維修和保養而發生很大變化。模具可以通過壓鑄前后適當的處理來延長壽命。延長模具壽命的方法有以下幾種：

（1）適當的預熱。模具表面和熔融金屬間的溫差不能太大。由于這一原因，通常推薦預熱。預熱溫度隨壓鑄合金類型而定，通常在150℃～350℃。材料預熱溫度不能太高，否則會在壓鑄時由于模具溫度太高而引起模具再回火，特別是模具較薄的肋部分升溫非?？?。逐步而均勻地預熱很重要。最好是恒溫的加熱控制系統。

 （2）正確的冷卻。模具溫度受冷水道和模具表面脫模劑的控制。為了減少熱疲勞的危險，冷卻水可預熱至大約50℃。也推薦恒溫控制的冷卻系統，并不推薦使用低于20℃的冷卻水。停機時間超過幾分鐘時，應調節冷水流量，以便模具不至于冷卻的太快。 

 （3）消除應力。壓鑄時，模具表面由于溫差而產生熱應變，這種反復的應變會導致模具局部表面的殘留應力產生。在大多數情況下，這種殘留應力是拉應力，因此促使熱疲勞的發生。消除應力處理會使模具殘留拉應力下降，因此能提高模具壽命。所以我們建議在試模一段時間后進行消除應力處理，然后在壓鑄1000～2000模次，5000～10000模次后分別進行消除應力處理。這種處理可以在以后每隔10000～20000模次重復一次，一直到模具出現少量熱疲勞。     

 結束語： 

 進一步提高模具的經濟效益，必須規范熱處理。除通過熱處理產生最佳的硬度和韌性的配合外，還應盡量避免過大的尺寸變化和變形。熱處理時最關鍵的因素是淬火溫度和冷卻速度。像正確的預熱、適當的應力消除這類預防措施會更進一步提高模具使用壽命。這些生產的每一步中，品質都有大的變化。只有在每一個生產過程中追求最佳的質量，才能取得最好的效果。
        參考文獻： 

 [1]劉文川.復雜鑄型模具設計中的幾個問題[J].模具工業，2014，（02）

[2]于波，謝建慶，王霆.新型熱作模具用鋼的發展現狀及應用[J].熱處理技術與裝備，2015，29（6）   
         作者簡介：  李聰，男，1986年12月出生，講師，研究方向：模設計與制造方。