一、 压铸简介 压力铸造简称压铸，是一种将熔融合金液倒入压室内，以高速充填钢 制模具的型腔，并使合金液在压力下凝固而形成铸件的铸造方法。 压铸区别于其它铸造方法的主要特点是高压和高速。 ①金属液是在压力下填充型腔的，并在更高的压力下结晶凝固，常见的压力为 15—100MPa。 ②金属液以高速充填型腔，通常在 10—50 米/秒，有的还可超过 80 米/秒，（通过内 浇口导入型腔的线速度—内浇口速度），因此金属液的充型时间极短，约 0.01—0.2 秒（须 视铸件的大小而不同）内即可填满型腔。 压铸机、压铸合金与压铸模具是压铸生产的三大要素，缺一不可。 所谓压铸工艺就是将这三大要素有机地加以综合运用，使能稳定地有节奏地和高效地 生产出外观、内在质量好的、尺寸符合图样或协议规定要求的合格铸件，甚至优质铸件。 1、 压铸机 （1） 压铸机的分类 压铸机按压室的受热条件可分为热压室与冷压室两大类。而按 压室和模具安放位置的不同，冷室压铸机又可分为立式、卧式和全立式三种形式的压铸机。 热室 压铸机 立式 冷室 卧室 全立式 （2） 压铸机的主要参数 a 合型力（锁模力） （千牛）————————KN b 压射力 （千牛）—————————————KN c 动、定型板间的最大开距——————————mm d 动、定型板间的最小开距——————————mm e 动型板的行程———————————————mm f 大杠内间距（水平×垂直）—————————mm g 大杠直径—————————————————mm h 顶出力——————————————————KN i 顶出行程—————————————————mm j 压射位置（中心、偏心）——————————mm
k 一次金属浇入量（Zn、Al、Cu）———————Kg l 压室内径（Ф）——————————————mm m 空循环周期————————————————s n 铸件在分型面上的各种比压条件下的投影面积 注：还应有动型板、定型板的安装尺寸图等。 2、 压铸合金 压铸件所采用的合金主要是有色合金，至于黑色金属（钢、铁等）由 于模具材料等问题，目前较少使用。而有色合金压铸件中又以铝合金使用较广泛，锌合金次 之。 下面简单介绍一下压铸有色金属的情况。 （1）、压铸有色合金的分类 受阻收缩 混合收缩 自由收缩 铅合金 -----0.2-0.3% 0.3-0.4% 0.4-0.5% 低熔点合金 锡合金 锌合金--------0.3-0.4% 0.4-0.6% 0.6-0.8% 铝硅系--0.3-0.5% 0.5-0.7% 0.7-0.9% 压铸有色合金 铝合金 铝铜系 铝镁系---0.5-0.7% 0.7-0.9% 0.9-1.1% 高熔点合金 铝锌系 镁合金----------0.5-0.7% 0.7-0.9% 0.9-1.1% 铜合金 （2）、各类压铸合金推荐的浇铸温度 合 铸件平均壁厚 铸件平均壁 金种类 ≤3mm 厚>3mm 结 构简单 铝 合金 铝 铜系 铝 镁系 铝 锌系 锌 合金 镁 合金 铜 合金 结构复杂 铝硅系 630-660℃ 640-680℃ 590-620℃ 420-440℃ 640-680℃ 普通黄铜 结构简单 610-650℃ 660-700℃ 660-700℃ 620-660℃ 430-450℃ 660-700℃ 910-930℃ 结构 复杂 640600610680℃ 620℃ 650℃ 600630640℃ 660℃ 640650670℃ 690℃ 580600620℃ 650℃ 400420420℃ 440℃ 640650670℃ 690℃ 940900900980℃ 930℃ 950℃
硅 黄铜
900-920℃
930-970℃
910910940℃ 940℃
注： ①浇铸温度一般以保温炉的金属液的温度来计量。 ②锌合金的浇铸温度不能超过 450℃，以免晶粒粗大。 二、 压铸模 压铸模是压铸生产三大要素之一，结构正确合理的模具是压铸生产能否 顺利进行的先决条件，并在保证铸件质量方面（下机合格率）起着重要的作用。 由于压铸工艺的特点，正确选用各工艺参数是获得优质铸件的决定因素，而模具又是 能够正确选择和调整各工艺参数的前提， 模具设计实质上就是对压铸生产中可能出现的各种 因素预计的综合反映。如若模具设计合理，则在实际生产中遇到的问题少，铸件下机合格率 高。反之，模具设计不合理，例如铸件设计时动定模的包裹力基本相同，而浇注系统大多在 定模，且放在压射后冲头不能送料的灌南压铸机上生产，无法正常生产，铸件一直粘在定模 上。尽管定模型腔的光洁度打得很光，因型腔较深，仍出现粘在定模上的现象。所以在模具 设计时，必须全面分析铸件的结构，熟悉压铸机的操作过程，要了解压铸机及工艺参数得以 调整的可能性，掌握在不同情况下的充填特性，并考虑模具加工的方法、钻眼和固定的形式 后，才能设计出切合实际、满足生产要求的模具。 刚开始时已讲过，金属液的充型时间极短，金属液的比压和流速很高，这对压铸模来 说工作条件极其恶劣， 再加上激冷激热的交变应力的冲击作用， 都对模具的使用寿命有很大 影响。 模具的使用寿命通常是指通过精心的设计和制造，在正常使用的条件下，结合良好 的维护保养下出现的自然损坏，在不能再修复而报废前，所压铸的模数（包括压铸生产中的 废品数）。 实际生产中，模具失效主要有三种形式： ①热疲劳龟裂损坏失效； ②碎裂失效； ③溶蚀失效。 致使模具失效的因素很多，既有外因 外因（例浇铸温度高低、模具是否经预热、水剂涂料 外因 喷涂量的多少、压铸机吨位大小是否匹配、压铸压力过高、内浇口速度过快、冷却水开启未 与压铸生产同步、铸件材料的种类及成分 Fe 的高低、铸件尺寸形状、壁厚大小、涂料类型 等等）。 也有内因 内因（例模具本身材质的冶金质量、坯料的锻制工艺、 模具结构设计的合理性、 内因 浇注系统设计的合理性、模具机（电加工）加工时产生的内应力、模具的热处理工艺、包括 各种配合精度和光洁度要求等）。 模具若出现早期失效，则需找出是哪些内因或外因，以便今后改进。 ① 模具热疲劳龟裂失效 压铸生产时，模具反复受激冷激热的作用，成型表面与其内 部产生变形，相互牵扯而出现反复循环的热应力，导致组织结构二损伤和丧失韧性，引发微 裂纹的出现，并继续扩展，一旦裂纹扩大，还有熔融的金属液挤入，加上反复的机械应力都 使裂纹加速扩展。 为此，一方面压铸起始时模具必须充分预热。另外，在压铸生产过程中 模具必须保持在一定的工作温度范围中，以免出现早期龟裂失效。同时，要确保模具投产前 和制造中的内因不发生问题。因实际生产中，多数的模具失效是热疲劳龟裂失效。 ② 碎裂失效 在压射力的作用下，模具会在最薄弱处萌生裂纹，尤其是模具成型面上 的划线痕迹或电加工痕迹未被打磨光， 或是成型的清角处均会最先出现细微裂纹， 当晶界存 在脆性相或晶粒粗大时，即容易断裂。而脆性断裂时裂纹的扩展很快，这对模具的碎裂失效 是很危险的因素。为此，一方面凡模具面上的划痕、电加工痕迹等必须打磨光，即使它在浇 注系统部位，也必须打光。另外要求所使用的模具材料的强度高、塑性好、冲击韧性和断裂 韧性均好。
③熔融失效 前面已讲过，常用的压铸合金有锌合金、铝合金、镁合金和铜合金，也有 纯铝压铸的，Zn、Al、Mg 是较活泼的金属元素，它们与模具材料有较好的亲和力，特别是 Al 易咬模。当模具硬度较高时，则抗蚀性较好，而成型表面若有软点，则对抗蚀性不利。 但在实际生产中，溶蚀仅是模具的局部地方，例内浇口直接冲刷的部位（型芯、型腔）易出 现溶蚀现象，以及硬度偏软处易出现铝合金的粘模。 压铸生产中常遇模具存在的问题注意点： 一、 浇注系统、排溢系统 1、 例（1）对于冷室卧式压铸机上模具直浇道的要求： ① 压室内径尺寸应根据所需的比压与压室充满度来选定， 同时， 浇口套的内径偏差应 比压室内径的偏差适当放大几丝， 从而可避免因浇口套与压室内径不同轴而造成冲头卡死或 磨损严重的问题， 且浇口套的壁厚不能太薄。 浇口套的长度一般应小于压射冲头的送出引程， 以便涂料从压室中脱出。 ② 压室与浇口套的内孔，在热处理后应精磨，再沿轴线方向进行研磨，其表面粗糙 ≤Ra0.2m。 ③ 分流器与形成涂料的凹腔，其凹入深度等于横浇道深度，其直径配浇口套内径，沿 脱模方向有 5°斜度。当采用涂导入式直浇道时，因缩短了压室有效长度的容积，可提高压 室的充满度。 2、对于模具横浇道的要求 ① 冷卧式模具横浇道的入口处一般应位于压室上部内径 2/3 以上部位， 以免压室中金 属液在重力作用下过早进入横浇道，提前开始凝固。 ② 横浇道的截面积从直浇道起至内浇口应逐渐减小， 为出现截面扩大， 则金属液流经 时会出现负压，易吸入分型面上的气体，增加金属液流动中的涡流裹气。一般出口处截面比 进口处小 10-30%。 ③ 横浇道应有一定的长度和深度。 保持一定长度的目的是起稳流和导向的作用。 若深 度不够，则金属液降温快，深度过深，则因冷凝过慢，既影响生产率又增加回炉料用量。 ④ 横浇道的截面积应大于内浇口的截面积， 以保证金属液入型的速度。 主横浇道的截 面积应大于各分支横浇道的截面积。 ⑤ 横浇道的底部两侧应做成圆角，以免出现早期裂纹，二侧面可做出 5°左右的斜度。 横浇道部位的表面粗糙度≤Ra0.4m。 3、内浇口 ① 金属液入型后不应立即封闭分型面， 溢流槽和排气槽不宜正面冲击型芯。 金属液入 型后的流向尽可能沿铸入的肋筋和散热片，由厚壁处想薄壁处填充等。 ② 选择内浇口位置时，尽可能使金属液流程最短。采用多股内浇口时，要防止入型后 几股金属液汇合、相互冲击，从而产生涡流包气和氧化夹杂等缺陷。 ③ 薄壁件的内浇口厚件要适当小些， 以保证必要的填充速度， 内浇口的设置应便于切 除，且不使铸件本体有缺损（吃肉）。 4、溢流槽 ① 溢流槽要便于从铸件上去除，并尽量不损伤铸件本体。 ② 溢流槽上开设排气槽时，需注意溢流口的位置，避免过早阻塞排气槽，使排气槽不 起作用。 ③ 不应在同一个溢流槽上开设几个溢流口或开设一个很宽很厚的溢流口， 以免金属液 中的冷液、渣、气、涂料等从溢流槽中返回型腔，造成铸件缺陷。 二、 铸造圆角（包括转角） 铸件图上往往注明未注圆角 R2 等要求，我们在开制模 具时切忌忽视这些未注明圆角的作用， 决不可做成清角或过小的圆角。 铸造圆角可使金属液
填充顺畅，使腔内气体顺序排出，并可减少应力集中，延长模具使用寿命。（铸件也不易在 该处出现裂纹或因填充不顺而出现各种缺陷）。例标准油盘模上清角处较多，相对来说，目 前兄弟油盘模开的最好，重机油盘的也较多。 三、 脱模斜度 在脱模方向严禁有人为造成的侧凹（往往是试模时铸件粘在模内，用 不正确的方法处理时，例钻、硬凿等使局部凹入）。 四、 表面粗糙度 成型部位、浇注系统均应按要求认真打光，应顺着脱模方向打光。 由于金属液由压室进入浇注系统并填满型腔的整个过程仅 0.01-0.2 秒的时间。为了减少金 属液流动的阻力，尽可能使压力损失少，都需要流过表面的光洁度高。同时，浇注系统部位 的受热和受冲蚀的条件较恶劣，光洁度越差则模具该处越易损伤。 五、 模具成型部位的硬度 铝合金：HRC46°左右 铜：HRC38°左右 加工时，模具应 尽量留有修复的余量，做尺寸的上限，避免焊接。 压铸模具组装的技术要求： 1、 模具分型面与模板平面平行度的要求。 2、 导柱、导套与模板垂直度的要求。 3、 分型面上动、定模镶块平面与动定模套板高出 0.1-0.05mm。 4、推板、复位杆与分型面平齐，一般推杆凹入 0.1mm 或根据用户要求。 5、模具上所有活动部位活动可靠，无呆滞现象 pin 无串动。 6、滑块定位可靠，型芯抽出时与铸件保持距离，滑块与块合模后配合部位 2/3 以上。 7、浇道粗糙度光滑，无缝。 8、合模时镶块分型面局部间隙<0.05mm。 9、冷却水道畅通，进出口标志。 10、成型表面粗糙度 Rs=0.04，无微伤。 转载请注明出处：东风模具 http://www.dfmould.net.cn
压铸模具的冷却 我们在考虑压铸模具的设计和使用时，往往较多的是考虑如何生产出几何形状符合要 求的铸件。如果我们换一个
观测点，从传热学的观点来看压铸机，把它看作是一个热量交换 器，一方面我们把熔融的金属注入模具型腔内，在极短的时间内释放出大量的热量，促使模 具的温度提高；另一方面，模具通过传导，辐射以及对流的方法其中包括我们对模具的喷及 水冷吸收部分热量，使模具温度下降，经过一段时间，在二者的作用下在一温度达到一个平 衡点，这时模具的温度就不上也不下降，这一个平衡点的温度对稳定生产是很重要。铸造质 量和生产率在很大程度上取决于模具热控制能力， 这已经被越来越多的压铸模具工作者所认 识。 我们假设每一次压射合金液带给模具的热量为 Q0，在顶出铸件时由铸件带走的热量为 Q1， 积蓄到模具上的热量为 Q2，冷却水带走的热量为 Q3，通过喷凃，对流和传导给压铸机的热 量为 Q4， 那么我们可以得出： Q0=Q1+Q2+Q3+Q4 或者 Q0-Q1=Q2+Q3+Q4 在进入热量 平 衡 状 态 后 ， 模 具 就 应是 停 留 在 一 个 固 定 的 温度 ， 即 Q2=0 ，因 此 上式 也 可 以 写 成 Q0-Q1=Q3+Q4=常数在考虑对模具进行热平衡时，先要确定这个平衡点的温度是多少才是 合理，由于模具各个部位存在温度梯度，而且在一个循环周期内温度也是变化的，为了现场
测量的方便， 可以把取出铸件时型腔附近的模具表面温度来作为平衡点的温度 （以几个测量 点的平均温度） 考虑到铸件壁厚的差别，这个平衡点应该控制在合金浇注温度的 ， 40%—50%的范围内。以使用 ZL102 合金生产铸件为例，设定其浇注温度为 6500C，那么 模具的温度根据铸件的壁厚应控制在 2600C 到 3250C 内，如是薄壁零件应控制在上限，厚 壁零件控制在下限，模温低于 2600C 时，易产生夹渣，冷隔，缩裂等铸造缺陷，模温超过 3250C，合金的冷凝速度将变慢，铸件容易产生缩孔，气孔和粘模的现象。这里有个矛盾， 因薄壁铸件需要模具温度较高些， 而铸件由于薄壁金属液具有的热量很少， 难以保持较高的 模温，相反厚壁铸件希望模温低，由于铸件壁厚热量大而难以保持较低的模温，这就需要在 设计冷却系统时根据铸件的形状， 各部位的要求和生产周期来综合考虑。 如对薄壁铸件在考 虑冷却前，先通过增加远端的集渣包来提高模温，然后再用冷却水来保持模温。在实际的生 产中往往出现由于模具的冷却能力不足， 操作者采用延长喷浍时间来降低模温。 使生产过程 的控制增加了不稳定因素，这样就增加了操作的周期，又不必要的浪费了涂料，还由于在一 个生产循环周期内模具温度变化过大而加大模具热疲劳产生的应力， 提前出现开裂从而降低 模具寿命。 为了能自动控制平衡点的温度， 对要求比较高的模具型腔内应设置利用热电偶来控制制冷却 水管电磁阀开关的温度自动控制装置。 在设置模具冷却系统时，首先要考虑模具总体的热平衡，如何确定模具总体的热平衡，我们 可以用传热学的公式进行计算：Q0=mC（T1-T2） 其中 m—为单位时间内注入模具的合金总质量（含浇排系统的质量 C—为合金的热容量 T1， T2—为合金浇入时和开模时的温度由于热量通过辐射和对流的方法带走的相对较少，约占 Q0 的 5%，而模具通过传导传给压铸机的热量约占 Q0 的 35%，在确定冷却系统设计的时 候可以作为不变的因素来考虑， 把剩余的热量都由用水做介质的冷却管来带走， 则单位时间 需要的冷却水量为Ｍ=BQ0×0.6/ C2(T3-T4) 其中 C2—为水的热容量 T3—出水温度 T4—进 水温度 B—常取 0.95 由此可求出需要的水道的总传热面积:A=BQ0×0.6/KAtT 其中 K—为水对管 壁的镜膜传热系数 t—为冷却水的温差，一般计算取 200C T—冷却时间由此我们可以根据 需要的水道的总面积求出保持热平衡时冷却水管的数量， 长度和直径。 但是这种计算是很繁 琐的，在当前使用的各种 CAE 软件中，都已经能很好的对模具的热平衡模拟和计算，能够 帮助设计者准确的确定冷却水管的位置和数量， 这已经成为今后模具设计的发展方向。 但要 想使用计算机进行模拟， 则必需先对铸件和模具建立数学模型才能进行。 这对国内一般的模 具生产工厂来说由于模具的结构设计尽管已经使用了 CAD，但还是停留在二维设计阶段， 加之模具生产周期紧，人员素质等原因，目前还很难做到使用计算机进行冷系统设计模拟。 同时由于压铸生产中的很多不确定因素，如冷却水温，水压的变动，喷涂时间的随意性，冷 却水管的设计依据经验的份量还很重要。 根据粗略的计算和经验对冷却水管的设置也能满足一般模具的要求，可按下面的方法进行： 对于一次浇注合金总量（含浇排系统，下同）在 150 克以下时，可只对浇口和分流锥进行
冷却； 一次绕注合金总量在 150 克—250 克时， 除了浇口套和分流锥进行冷却外应在动定模 的浇口附近各设置一个 1/4”的冷却道或 2 个点冷却；一次浇注合金总量在 250 克—500 克 时，应在动定模产品靠近内浇口附近再增加一个 1/4”的冷却道或 2—3 个点冷却；大于 500 克时，再相应增加冷却水道或改变冷却水道的形状，把直道变成“L”形或“U”形，把管径改为 3/8“从而增加冷却面积。对于模具上较大的滑块和大于 25mm 受热较大的型芯也应设置直 道冷却或点冷却。冷却管离型腔或浇道的距离一般在 20-32mm，在分流锥和内浇口处热量 集中处可近一点，但最小也要大于冷却管的直径。 点冷却在和直道冷却相比时，在相同冷却面积时冷却效率能大一倍，故更多的用于浇道，内 浇口，铸件厚大及突出部位的冷却。点冷却由于数量较多，为了拆装模具方便应设置集水管 以方便操作，排水用的集水管位置应高于模具，使模具内的冷却水管经常注满，最好把浇口 套， 分流锥和浇口部分的点冷却水路设计成独立而越来越受到重视。 在有些不便使用水冷却 的型芯上，可以考虑设置热管，因热管的传热效果是模具钢的十多倍，但由于采购上的困难 还是很少采用。 一个好的设计方案还需要正确的使用方法才能有效果，推荐的冷却水的使用方法顺序开启， 逐步到位，具体操作如下；冷模具在最初生产的几模仅给冲头通水，几模以后应给浇口套和 分流锥通少量的水， 十模以后给内浇口附近的水管或点冷却通水并加大浇口套和分流锥的水 量，之后逐步打开铸件的远端冷却水管，并根据出水口的水温上逐步加大冷却水量，使之达 到平衡温度点。要注意动定模出水口的水不温，尽量使三者温差要小，要均匀。生产时水路 不要中断，停机时要关掉水管。要避免冬季在模温很高时突然通入温度很低的水，这时往往 是模具提前开裂的原因之一。冷却水应使用软水，硬水会发生水垢，降低冷却效率，严重的 会堵塞冷却孔使至完全失效。
k 一次金属浇入量（Zn、Al、Cu）———————Kg l 压室内径（Ф）——————————————mm m 空循环周期————————————————s n 铸件在分型面上的各种比压条件下的投影面积 注：还应有动型板、定型板的安装尺寸图等。 2、 压铸合金 压铸件所采用的合金主要是有色合金，至于黑色金属（钢、铁等）由 于模具材料等问题，目前较少使用。而有色合金压铸件中又以铝合金使用较广泛，锌合金次 之。 下面简单介绍一下压铸有色金属的情况。 （1）、压铸有色合金的分类 受阻收缩 混合收缩 自由收缩 铅合金 -----0.2-0.3% 0.3-0.4% 0.4-0.5% 低熔点合金 锡合金 锌合金--------0.3-0.4% 0.4-0.6% 0.6-0.8% 铝硅系--0.3-0.5% 0.5-0.7% 0.7-0.9% 压铸有色合金 铝合金 铝铜系 铝镁系---0.5-0.7% 0.7-0.9% 0.9-1.1% 高熔点合金 铝锌系 镁合金----------0.5-0.7% 0.7-0.9% 0.9-1.1% 铜合金 （2）、各类压铸合金推荐的浇铸温度 合 铸件平均壁厚 铸件平均壁 金种类 ≤3mm 厚>3mm 结 构简单 铝 合金 铝 铜系 铝 镁系 铝 锌系 锌 合金 镁 合金 铜 合金 结构复杂 铝硅系 630-660℃ 640-680℃ 590-620℃ 420-440℃ 640-680℃ 普通黄铜 结构简单 610-650℃ 660-700℃ 660-700℃ 620-660℃ 430-450℃ 660-700℃ 910-930℃ 结构 复杂 640600610680℃ 620℃ 650℃ 600630640℃ 660℃ 640650670℃ 690℃ 580600620℃ 650℃ 400420420℃ 440℃ 640650670℃ 690℃ 940900900980℃ 930℃ 950℃
硅 黄铜
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930-970℃
910910940℃ 940℃
注： ①浇铸温度一般以保温炉的金属液的温度来计量。 ②锌合金的浇铸温度不能超过 450℃，以免晶粒粗大。 二、 压铸模 压铸模是压铸生产三大要素之一，结构正确合理的模具是压铸生产能否 顺利进行的先决条件，并在保证铸件质量方面（下机合格率）起着重要的作用。 由于压铸工艺的特点，正确选用各工艺参数是获得优质铸件的决定因素，而模具又是 能够正确选择和调整各工艺参数的前提， 模具设计实质上就是对压铸生产中可能出现的各种 因素预计的综合反映。如若模具设计合理，则在实际生产中遇到的问题少，铸件下机合格率 高。反之，模具设计不合理，例如铸件设计时动定模的包裹力基本相同，而浇注系统大多在 定模，且放在压射后冲头不能送料的灌南压铸机上生产，无法正常生产，铸件一直粘在定模 上。尽管定模型腔的光洁度打得很光，因型腔较深，仍出现粘在定模上的现象。所以在模具 设计时，必须全面分析铸件的结构，熟悉压铸机的操作过程，要了解压铸机及工艺参数得以 调整的可能性，掌握在不同情况下的充填特性，并考虑模具加工的方法、钻眼和固定的形式 后，才能设计出切合实际、满足生产要求的模具。 刚开始时已讲过，金属液的充型时间极短，金属液的比压和流速很高，这对压铸模来 说工作条件极其恶劣， 再加上激冷激热的交变应力的冲击作用， 都对模具的使用寿命有很大 影响。 模具的使用寿命通常是指通过精心的设计和制造，在正常使用的条件下，结合良好 的维护保养下出现的自然损坏，在不能再修复而报废前，所压铸的模数（包括压铸生产中的 废品数）。 实际生产中，模具失效主要有三种形式： ①热疲劳龟裂损坏失效； ②碎裂失效； ③溶蚀失效。 致使模具失效的因素很多，既有外因 外因（例浇铸温度高低、模具是否经预热、水剂涂料 外因 喷涂量的多少、压铸机吨位大小是否匹配、压铸压力过高、内浇口速度过快、冷却水开启未 与压铸生产同步、铸件材料的种类及成分 Fe 的高低、铸件尺寸形状、壁厚大小、涂料类型 等等）。 也有内因 内因（例模具本身材质的冶金质量、坯料的锻制工艺、 模具结构设计的合理性、 内因 浇注系统设计的合理性、模具机（电加工）加工时产生的内应力、模具的热处理工艺、包括 各种配合精度和光洁度要求等）。 模具若出现早期失效，则需找出是哪些内因或外因，以便今后改进。 ① 模具热疲劳龟裂失效 压铸生产时，模具反复受激冷激热的作用，成型表面与其内 部产生变形，相互牵扯而出现反复循环的热应力，导致组织结构二损伤和丧失韧性，引发微 裂纹的出现，并继续扩展，一旦裂纹扩大，还有熔融的金属液挤入，加上反复的机械应力都 使裂纹加速扩展。 为此，一方面压铸起始时模具必须充分预热。另外，在压铸生产过程中 模具必须保持在一定的工作温度范围中，以免出现早期龟裂失效。同时，要确保模具投产前 和制造中的内因不发生问题。因实际生产中，多数的模具失效是热疲劳龟裂失效。 ② 碎裂失效 在压射力的作用下，模具会在最薄弱处萌生裂纹，尤其是模具成型面上 的划线痕迹或电加工痕迹未被打磨光， 或是成型的清角处均会最先出现细微裂纹， 当晶界存 在脆性相或晶粒粗大时，即容易断裂。而脆性断裂时裂纹的扩展很快，这对模具的碎裂失效 是很危险的因素。为此，一方面凡模具面上的划痕、电加工痕迹等必须打磨光，即使它在浇 注系统部位，也必须打光。另外要求所使用的模具材料的强度高、塑性好、冲击韧性和断裂 韧性均好。
③熔融失效 前面已讲过，常用的压铸合金有锌合金、铝合金、镁合金和铜合金，也有 纯铝压铸的，Zn、Al、Mg 是较活泼的金属元素，它们与模具材料有较好的亲和力，特别是 Al 易咬模。当模具硬度较高时，则抗蚀性较好，而成型表面若有软点，则对抗蚀性不利。 但在实际生产中，溶蚀仅是模具的局部地方，例内浇口直接冲刷的部位（型芯、型腔）易出 现溶蚀现象，以及硬度偏软处易出现铝合金的粘模。 压铸生产中常遇模具存在的问题注意点： 一、 浇注系统、排溢系统 1、 例（1）对于冷室卧式压铸机上模具直浇道的要求： ① 压室内径尺寸应根据所需的比压与压室充满度来选定， 同时， 浇口套的内径偏差应 比压室内径的偏差适当放大几丝， 从而可避免因浇口套与压室内径不同轴而造成冲头卡死或 磨损严重的问题， 且浇口套的壁厚不能太薄。 浇口套的长度一般应小于压射冲头的送出引程， 以便涂料从压室中脱出。 ② 压室与浇口套的内孔，在热处理后应精磨，再沿轴线方向进行研磨，其表面粗糙 ≤Ra0.2m。 ③ 分流器与形成涂料的凹腔，其凹入深度等于横浇道深度，其直径配浇口套内径，沿 脱模方向有 5°斜度。当采用涂导入式直浇道时，因缩短了压室有效长度的容积，可提高压 室的充满度。 2、对于模具横浇道的要求 ① 冷卧式模具横浇道的入口处一般应位于压室上部内径 2/3 以上部位， 以免压室中金 属液在重力作用下过早进入横浇道，提前开始凝固。 ② 横浇道的截面积从直浇道起至内浇口应逐渐减小， 为出现截面扩大， 则金属液流经 时会出现负压，易吸入分型面上的气体，增加金属液流动中的涡流裹气。一般出口处截面比 进口处小 10-30%。 ③ 横浇道应有一定的长度和深度。 保持一定长度的目的是起稳流和导向的作用。 若深 度不够，则金属液降温快，深度过深，则因冷凝过慢，既影响生产率又增加回炉料用量。 ④ 横浇道的截面积应大于内浇口的截面积， 以保证金属液入型的速度。 主横浇道的截 面积应大于各分支横浇道的截面积。 ⑤ 横浇道的底部两侧应做成圆角，以免出现早期裂纹，二侧面可做出 5°左右的斜度。 横浇道部位的表面粗糙度≤Ra0.4m。 3、内浇口 ① 金属液入型后不应立即封闭分型面， 溢流槽和排气槽不宜正面冲击型芯。 金属液入 型后的流向尽可能沿铸入的肋筋和散热片，由厚壁处想薄壁处填充等。 ② 选择内浇口位置时，尽可能使金属液流程最短。采用多股内浇口时，要防止入型后 几股金属液汇合、相互冲击，从而产生涡流包气和氧化夹杂等缺陷。 ③ 薄壁件的内浇口厚件要适当小些， 以保证必要的填充速度， 内浇口的设置应便于切 除，且不使铸件本体有缺损（吃肉）。 4、溢流槽 ① 溢流槽要便于从铸件上去除，并尽量不损伤铸件本体。 ② 溢流槽上开设排气槽时，需注意溢流口的位置，避免过早阻塞排气槽，使排气槽不 起作用。 ③ 不应在同一个溢流槽上开设几个溢流口或开设一个很宽很厚的溢流口， 以免金属液 中的冷液、渣、气、涂料等从溢流槽中返回型腔，造成铸件缺陷。 二、 铸造圆角（包括转角） 铸件图上往往注明未注圆角 R2 等要求，我们在开制模 具时切忌忽视这些未注明圆角的作用， 决不可做成清角或过小的圆角。 铸造圆角可使金属液
填充顺畅，使腔内气体顺序排出，并可减少应力集中，延长模具使用寿命。（铸件也不易在 该处出现裂纹或因填充不顺而出现各种缺陷）。例标准油盘模上清角处较多，相对来说，目 前兄弟油盘模开的最好，重机油盘的也较多。 三、 脱模斜度 在脱模方向严禁有人为造成的侧凹（往往是试模时铸件粘在模内，用 不正确的方法处理时，例钻、硬凿等使局部凹入）。 四、 表面粗糙度 成型部位、浇注系统均应按要求认真打光，应顺着脱模方向打光。 由于金属液由压室进入浇注系统并填满型腔的整个过程仅 0.01-0.2 秒的时间。为了减少金 属液流动的阻力，尽可能使压力损失少，都需要流过表面的光洁度高。同时，浇注系统部位 的受热和受冲蚀的条件较恶劣，光洁度越差则模具该处越易损伤。 五、 模具成型部位的硬度 铝合金：HRC46°左右 铜：HRC38°左右 加工时，模具应 尽量留有修复的余量，做尺寸的上限，避免焊接。 压铸模具组装的技术要求： 1、 模具分型面与模板平面平行度的要求。 2、 导柱、导套与模板垂直度的要求。 3、 分型面上动、定模镶块平面与动定模套板高出 0.1-0.05mm。 4、推板、复位杆与分型面平齐，一般推杆凹入 0.1mm 或根据用户要求。 5、模具上所有活动部位活动可靠，无呆滞现象 pin 无串动。 6、滑块定位可靠，型芯抽出时与铸件保持距离，滑块与块合模后配合部位 2/3 以上。 7、浇道粗糙度光滑，无缝。 8、合模时镶块分型面局部间隙<0.05mm。 9、冷却水道畅通，进出口标志。 10、成型表面粗糙度 Rs=0.04，无微伤。 转载请注明出处：东风模具 http://www.dfmould.net.cn
压铸模具的冷却 我们在考虑压铸模具的设计和使用时，往往较多的是考虑如何生产出几何形状符合要 求的铸件。如果我们换一个
观测点，从传热学的观点来看压铸机，把它看作是一个热量交换 器，一方面我们把熔融的金属注入模具型腔内，在极短的时间内释放出大量的热量，促使模 具的温度提高；另一方面，模具通过传导，辐射以及对流的方法其中包括我们对模具的喷及 水冷吸收部分热量，使模具温度下降，经过一段时间，在二者的作用下在一温度达到一个平 衡点，这时模具的温度就不上也不下降，这一个平衡点的温度对稳定生产是很重要。铸造质 量和生产率在很大程度上取决于模具热控制能力， 这已经被越来越多的压铸模具工作者所认 识。 我们假设每一次压射合金液带给模具的热量为 Q0，在顶出铸件时由铸件带走的热量为 Q1， 积蓄到模具上的热量为 Q2，冷却水带走的热量为 Q3，通过喷凃，对流和传导给压铸机的热 量为 Q4， 那么我们可以得出： Q0=Q1+Q2+Q3+Q4 或者 Q0-Q1=Q2+Q3+Q4 在进入热量 平 衡 状 态 后 ， 模 具 就 应是 停 留 在 一 个 固 定 的 温度 ， 即 Q2=0 ，因 此 上式 也 可 以 写 成 Q0-Q1=Q3+Q4=常数在考虑对模具进行热平衡时，先要确定这个平衡点的温度是多少才是 合理，由于模具各个部位存在温度梯度，而且在一个循环周期内温度也是变化的，为了现场
测量的方便， 可以把取出铸件时型腔附近的模具表面温度来作为平衡点的温度 （以几个测量 点的平均温度） 考虑到铸件壁厚的差别，这个平衡点应该控制在合金浇注温度的 ， 40%—50%的范围内。以使用 ZL102 合金生产铸件为例，设定其浇注温度为 6500C，那么 模具的温度根据铸件的壁厚应控制在 2600C 到 3250C 内，如是薄壁零件应控制在上限，厚 壁零件控制在下限，模温低于 2600C 时，易产生夹渣，冷隔，缩裂等铸造缺陷，模温超过 3250C，合金的冷凝速度将变慢，铸件容易产生缩孔，气孔和粘模的现象。这里有个矛盾， 因薄壁铸件需要模具温度较高些， 而铸件由于薄壁金属液具有的热量很少， 难以保持较高的 模温，相反厚壁铸件希望模温低，由于铸件壁厚热量大而难以保持较低的模温，这就需要在 设计冷却系统时根据铸件的形状， 各部位的要求和生产周期来综合考虑。 如对薄壁铸件在考 虑冷却前，先通过增加远端的集渣包来提高模温，然后再用冷却水来保持模温。在实际的生 产中往往出现由于模具的冷却能力不足， 操作者采用延长喷浍时间来降低模温。 使生产过程 的控制增加了不稳定因素，这样就增加了操作的周期，又不必要的浪费了涂料，还由于在一 个生产循环周期内模具温度变化过大而加大模具热疲劳产生的应力， 提前出现开裂从而降低 模具寿命。 为了能自动控制平衡点的温度， 对要求比较高的模具型腔内应设置利用热电偶来控制制冷却 水管电磁阀开关的温度自动控制装置。 在设置模具冷却系统时，首先要考虑模具总体的热平衡，如何确定模具总体的热平衡，我们 可以用传热学的公式进行计算：Q0=mC（T1-T2） 其中 m—为单位时间内注入模具的合金总质量（含浇排系统的质量 C—为合金的热容量 T1， T2—为合金浇入时和开模时的温度由于热量通过辐射和对流的方法带走的相对较少，约占 Q0 的 5%，而模具通过传导传给压铸机的热量约占 Q0 的 35%，在确定冷却系统设计的时 候可以作为不变的因素来考虑， 把剩余的热量都由用水做介质的冷却管来带走， 则单位时间 需要的冷却水量为Ｍ=BQ0×0.6/ C2(T3-T4) 其中 C2—为水的热容量 T3—出水温度 T4—进 水温度 B—常取 0.95 由此可求出需要的水道的总传热面积:A=BQ0×0.6/KAtT 其中 K—为水对管 壁的镜膜传热系数 t—为冷却水的温差，一般计算取 200C T—冷却时间由此我们可以根据 需要的水道的总面积求出保持热平衡时冷却水管的数量， 长度和直径。 但是这种计算是很繁 琐的，在当前使用的各种 CAE 软件中，都已经能很好的对模具的热平衡模拟和计算，能够 帮助设计者准确的确定冷却水管的位置和数量， 这已经成为今后模具设计的发展方向。 但要 想使用计算机进行模拟， 则必需先对铸件和模具建立数学模型才能进行。 这对国内一般的模 具生产工厂来说由于模具的结构设计尽管已经使用了 CAD，但还是停留在二维设计阶段， 加之模具生产周期紧，人员素质等原因，目前还很难做到使用计算机进行冷系统设计模拟。 同时由于压铸生产中的很多不确定因素，如冷却水温，水压的变动，喷涂时间的随意性，冷 却水管的设计依据经验的份量还很重要。 根据粗略的计算和经验对冷却水管的设置也能满足一般模具的要求，可按下面的方法进行： 对于一次浇注合金总量（含浇排系统，下同）在 150 克以下时，可只对浇口和分流锥进行
冷却； 一次绕注合金总量在 150 克—250 克时， 除了浇口套和分流锥进行冷却外应在动定模 的浇口附近各设置一个 1/4”的冷却道或 2 个点冷却；一次浇注合金总量在 250 克—500 克 时，应在动定模产品靠近内浇口附近再增加一个 1/4”的冷却道或 2—3 个点冷却；大于 500 克时，再相应增加冷却水道或改变冷却水道的形状，把直道变成“L”形或“U”形，把管径改为 3/8“从而增加冷却面积。对于模具上较大的滑块和大于 25mm 受热较大的型芯也应设置直 道冷却或点冷却。冷却管离型腔或浇道的距离一般在 20-32mm，在分流锥和内浇口处热量 集中处可近一点，但最小也要大于冷却管的直径。 点冷却在和直道冷却相比时，在相同冷却面积时冷却效率能大一倍，故更多的用于浇道，内 浇口，铸件厚大及突出部位的冷却。点冷却由于数量较多，为了拆装模具方便应设置集水管 以方便操作，排水用的集水管位置应高于模具，使模具内的冷却水管经常注满，最好把浇口 套， 分流锥和浇口部分的点冷却水路设计成独立而越来越受到重视。 在有些不便使用水冷却 的型芯上，可以考虑设置热管，因热管的传热效果是模具钢的十多倍，但由于采购上的困难 还是很少采用。 一个好的设计方案还需要正确的使用方法才能有效果，推荐的冷却水的使用方法顺序开启， 逐步到位，具体操作如下；冷模具在最初生产的几模仅给冲头通水，几模以后应给浇口套和 分流锥通少量的水， 十模以后给内浇口附近的水管或点冷却通水并加大浇口套和分流锥的水 量，之后逐步打开铸件的远端冷却水管，并根据出水口的水温上逐步加大冷却水量，使之达 到平衡温度点。要注意动定模出水口的水不温，尽量使三者温差要小，要均匀。生产时水路 不要中断，停机时要关掉水管。要避免冬季在模温很高时突然通入温度很低的水，这时往往 是模具提前开裂的原因之一。冷却水应使用软水，硬水会发生水垢，降低冷却效率，严重的 会堵塞冷却孔使至完全失效。