3.4精心设计模具的结构

　　模具设计的内容极为丰富，可以从铸件的结构工艺性分析着手。由于铸件结构设计上的不合理，导致模具中存在着细薄的截面，成为断裂的根源。斜度值的不合理，引起抽芯，开模或取件时的擦伤。型腔壁面交界处的倒角，稍有疏漏，造成应力集中裂纹。浇注系统的设计中，在流向、截面积、压射速度等控制不当，造成对型壁或型芯的冲蚀。金属液进入型腔后形成的涡流，由于涡心部分的流速为无穷大，对模面起到强烈的镂蚀作用，造成局部拉毛，模具的刚度不足，由于片面地强调节约钢材，导致早期变形或断裂的情况，时有发生。在各构件配合精度等级如选用不当，或者是由于有余隙的存在，引起导热率的下降，过早地产生热疲劳，或者是由于装配尺寸过紧，形成予应力，压铸过程中模具出现爆

　　裂。在现代的模具结构中已考虑采用快速顶出机构，在这里，一方面固然是为了提高生产效率的需要。但是从另一个角度来看，也是为了减少铸件的留模时问，为卸除模具材料的热载荷而设计的。

　　3.5合金熔炼，保温过程中的有关控制

　　模具型面在高速金属流的冲刷下，产生热冲蚀。凡是出现冲蚀的部位，都会使铸件的尺寸精度和表面光洁度有所下降，甚至于使该处与铸件咬合，影响顺利出模。为此，控制温度参数，其中包括合金温度的掌握以及控制模具始终处于热平衡状态，至关重要。此外合金中的气体问题，在压铸这样一个高速、高压充型特定的环境下，随着金属液流的喷溅而产生爆裂，出现了对模具的气蚀问题，在型面上留下麻点，在这方面应予以重视。为此对合金进行精炼除气，一方面乃是出于净化合金液的需要，而在避免产生气蚀作用，防止模面上形成麻点也是有益的。此外，合金中含铁量的控制，对于防止粘模至关重要。但根据Al-Fe相图可知，铝在600℃左右，容易溶入铁中形成固溶体，容易粘附于模面上，使铸件的表面质量下降。严重时，在模面形成脆性的铁铝化合物，成为裂纹源。在这个问题上，除了涂料能起到一部分作用外，合金中合适的含铁量的控制，值得注意。过高的含铁量可用铝来调整，与铝的比例可按10:2来处理，过低的含铁量，要采用增铁的措施来解决。

　　3．6采用最佳模具热处理规范

　　作为压铸模具的材料必须具有较高的热强性和回火稳定性，这样才有可能获得高的热疲劳抗力和耐磨性。作为铝合金压铸用的模具材料，当前比较适用的仍是属于国内最为普遍采用的钨系高热强模具钢3Cr2W8V钢。其锻造性能好，在机械加工性能及热处理工艺性能上也较佳。对于3Cr2W8V钢，由于热处理工艺不当，在寿命问题上常常会出现大起大落的现象。其中以淬火与回火的工艺，尤其要求严格掌握，直接影响到模具热疲劳抗力，热强性和回火抗力。

　　目前大部分工厂对压铸模所取的淬火温度为1050-1100℃，进一步提高淬火温度的呼声很高，但是也其有利弊。众所周知，随着淬火温度的提高，其有利方面如下：

　　1)更多的碳化物溶入奥氏体，将使淬火后的马氏体具有较高的回火稳定性，热强度，耐磨性和耐疲劳性能也均相应地提高；

　　2)一定程度上减少碳化物带状偏析，减轻了剩余碳化物对基体的切割作用。也改善了材料性能上的方向性，并使剩余碳化物变得更少、小、匀和圆态，提高强韧性。

　　3)使板条马氏体数量增加，提高强韧性，降低裂纹的扩展速度。

　　但是有其不利的一面：

　　1)晶粒粗化，使模具韧性下降。如奥氏体化温度为10500C时，晶粒度等级9^-10级，奥氏体化温度为11500C时，晶粒度等级为2飞级。

　　2)模具更易变形。

　　3)模具表面更易氧化脱碳。

　　权衡利弊，个人认为，对压铸模来说，其主要失效形式是热疲劳和热冲蚀，因此高温强度，硬度和回火抗力比韧性更为重要，提高淬火温度将可进一步发挥3Cr2W8V钢作为压铸模材料的潜力，至于模具的变形和氧化脱碳，可通过相应的措施予以解决。例如在淬火加热时采用两次予热，其中第二次予热温度取850^-870℃，略低于最后淬火温度，其目的是减少模具到温的时间差，缩短高温保温时间，以减轻由于高温加热而带来的弊端；又如采用二次分级淬火或等温淬火，则可减少变形：其他如加强盐浴脱氧或在有保护性气氛的箱式炉中加热，可避免氧化脱碳等。

　　由于3Cr2W8V钢的成分在允许范围内有波动，理论上应有其最佳淬火温度。当采用较高淬火温度时，其最好的含碳量在规定含量的下限；而其含钨量在规定含量的上限，这样可使淬火后仍能获得较细的晶粒。回火温度的选择：通常认为回火到硬度HRC47-48有最好的抗热疲劳性，但该回火温度必须高于模具使用温度30^-500C，否则在使用过程中会再次出现回火现象。

　　淬火温度愈高，回火温度也应相应地提高，才能发挥提高淬火温度的效果。如淬火温度为1050~10750C时，回火温度为560-6000C；淬火温度为1100、1150℃时，回火温度应取600~6500C。回火次数对于铝合金模具为两次到三次，对于铜合金模具则为三次，以消除残留奥氏体，避免在使用过程中由于残留奥氏体转变为马氏体而引起内应力，严重地影响模具的寿命。

　　3．7模具高能量密度表面强化处理

　　高能量密度表面强化是材料表面施加极高的能量，使之发生物理化学变化，以达到强化的目的。其主要特点是：工序简单，过程迅速，零件变形小，生产效率高。其中以采用电火花表面强化工艺乃是一项减少表面冲蚀，防止金属与模面咬合，提高使用寿命的有效途径之一。其原理系利用脉冲电路的充分放电原理，将硬质合金制成的电极(Y68)，接通电源的正极，金属工件接通电源的负极，二者在空气中作周期性地接触，引起气隙放电，形成火花与高温。在高温作用下，碳化钨从电极上升华释放，在工件的表面产生并完成一系列包括：重熔，沉识，扩散、化合及淬硬的过程，使被涂复的工件表面形成一层成分均匀，结构致密，高硬度的碳化钨沉积层．其表面硬度达到HV1100-1400。强化层与基体结合牢固，耐冲击，不剥落。强化处理时，工件处予冷·态，放电点极小，时间短，无退火及变形。经强化后的模具，无论在耐热性，耐蚀性，红硬性及耐磨1生方面，都有很好的成效。

　　国外出现的一种氧氮表面扩散法即模具在真空下，在5400C温度下加热4小时，并通入氨气，接着添加丙烷及二氧化碳，直到形成0.03毫米深度的氧化铁，氮化铁及碳化铁为止，经600℃温度处理后，其表面硬度达到HV750。在氮化处理方面，以气体软氮化为最好，经处理后的模具有较高的表面硬度，耐磨性及冲击韧性。其化合层致密，为单相￡相，提高了模具抗擦伤，抗咬合，抗粘模和耐腐蚀能力。此外气体软氮化的生产周期短，易返修、设备简单、操作方便。对于3Cr2W8V钢铝压铸模具的表面强化较为适宜，其最佳工琶如下：50%甲醇写50％氨，在5800C加热渗氮，保温4.5小时软氮化后油冷。