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摘 要：铝合金的使用在我国经历了很长时间的发展，随着铝合金的普及和推广，许多建筑材料设备都在进行更新换代。由于铝合金建材对于一个工程来说是具有重要地位，如果铝合金的压铸模具出现了问题，那么就会使铝合金建材出现很大的缺陷，工人在施工的过程中就会出现问题，如此一来造成的损失是难以估量的。所以经常对铝合金压铸模具进行维修和养护，保证建筑用材的正常使用，并且处于一个最佳的状态，保障国民的经济安全和财产安全。因此，笔者试图分析铝合金压铸模具出现的问题，并且进一步阐明改进模具的具体措施与技术。
关键词：铝合金；压铸模具；寿命；具体措施
近年来，随着建筑工程的大规模建设，铝合金的使用在以前的水平上又上升了一个阶段，并且在质量上提出了新的要求。因此对铝合金压铸模具的要求也会更高，而且对于铝合金压铸模具的寿命是检验铝合金质量的重要标准。同时铝合金压铸模具的寿命也是考验模具质量的重要指标，并且是影响压铸企业经济效益的典型原因，所以，提高铝合金压铸模具的寿命是当前铝合金行业以及模具压铸行业共同的心愿。
1.铝合金压铸模具的普遍特征
铝合金压铸模具对于当前的技术来说是极为复杂的操作系统，因此在制作模具的时候，铝合金压铸模具都会展现出较为独到的特征。我们国家经常使用的铝合金压铸模具有钢材料，例如有H13、3Cr2w8v、Y10 等型号。铝合金的压铸模具通常是在高压的作用下经过煅炼以及熔铸而形成的一种金属工具，在使用时不会轻易受到外部气压的影响，因此这些模具会呈现出一些普遍的特征：首先就是受冲击力较大，其次这些模具的使用时间相对的长，在高温和高压的情况下不会变形，最后是交变应力强等。总之铝合金压铸模具的总体特征是模具钢能有好的高温强度和冷热疲劳性能。
2.铝合金压铸模具一般出现的缺陷
2.1 受热胀裂
在所有的缺陷中，受热胀裂是铝合金压铸模具中最常见的破坏形式。根据笔者的统计，大约有75%甚至是高于75%压铸模具的破坏是因为铝合金压铸模具的材料——钢抵御高温以及高压的性能弱，另一方面就是稳定性特别的差。压铸模具的钢在高温的情况下确实会出现疲软的现象，并且是循环在钢结构中，再加上钢的特质是疲软后在高温的持续加持下抵抗力承受不住材料的弯曲，即钢材料的变形抗力在逐步的减小、变化的趋势越来越大。因为钢材料在受热时所发生的周期性变化会改变材料表面的塑形压应变和弹性拉应变，并且随着周期的增加，材料表面的氧化膜就会破裂，进而产生残余应力，在这种高温的持续加持下，铝合金压铸模具的材料就会产生裂纹。之后在多次的高温以及高压的破坏下，铝合金压铸模具随着循环次数的增加，裂纹尖端附近出现一些小孔洞并逐渐形成微裂纹，与开始形成的主裂纹合并，裂纹继续扩展，最后裂纹间相互连接而导致模具失效。
2.2 腐蚀破坏
腐蚀破坏是铝合金压铸模具的钢材料和铝合金本身之间相互摩擦、冲蚀、抗拒所产生的破坏。在进行压铸模具的制作过程中，金属液在高温的作用下快速的进入到模具中，在此过程中，金属液本身所带有的高温以及锻造高温的摩擦下，模具中表层会被高温所腐蚀，并且在摩擦的过程中会消耗氧化膜。经过一系列化学反应和物理反应，模具的表面被材料腐蚀和摩擦，从而产生损耗，因此腐蚀破坏也是铝合金压铸模具在使用时产生的缺陷。
2.3 模具断裂
铝合金压铸模具在使用的过程中会发生整体脆断的情况，这种情况是因为在使用模具时，由于偶然的机械承重或者高温情况下致使模具发生断裂。另一方面，材料中有严重缺陷或操作不当，则会引起整体脆断。
3、增加压铸模具寿命的具体措施
3.1 优化压铸件与模具设计
模具在实际的操作中经常会遇见很多问题，例如模具的部分开裂、由于长时间使用而导致的表面磨损或者模具出现较大裂纹等等情况。这些问题的出现，往往和铸件有很大关系，铸件设计不合理和操作失误都是模具受损的原因之一。因此，为了避免压铸模具损耗过快，提高压铸模具的寿命，在设计铸件的时候应该重点关注以下几点：
（1）压铸件在设计时应当有合适的脱模斜度，以此保证在取出压铸件的过程中，铸件不会与压铸模具之间产生较大摩擦，从而避免铸件划伤模具，提高压铸模具的使用寿命。
（2）铸件和压铸模具相接触的地方，应该注意铸件和模具的角度，最好在相应的地方铸造圆角，以减少铸件对模具的压力，避免铸件的棱角压迫模具，导致模具产生凹陷和裂纹。
（3）在压铸件的设计过程中，应优先选择广而圆润的结构，过深过窄的铸件结构会在压铸过程中和模具挤压，一来容易损伤模具，二来散热效果不好，可能导致模具变形或者直接断裂。
（4）压铸件在设计制造的过程中，应当仔细检查，避免出现厚薄不均的现象，以减少在加工过程中由于受力不均而导致的模具热疲劳失效。
3.2优化模具加工工艺
模具的材料可以选用高碳或者高合金钢，但采用的锻造工艺必须合理，这样才能成行一块合格的模块毛坯。一方面是因为模块毛坯的尺寸和规格都有严格的要求，合理的锻造工艺能使钢材更好的达到标准。另一方面，可以很大程度上改善钢材的性能和内部组织。除此之外，用高碳或者高合金做成的模具导热性较差，所以在加工的过程中应当注意对钢材的加热速度要慢，而且要保证受热均匀，在温度合适的情况下考虑锻造比。在模具的加工阶段也应当格外注意，模具的切削过程中，应当严格保证尺寸过渡处的圆角半径，圆弧与直线相接处光滑，不能有棱角和尺寸偏差。倘若模具在切割加工的过程中，切割的质量太差，可能会导致模具在圆角内侧出现过大的应力挤压，从而使模具不合格。除此之外，切割质量太差还可能导致模具的脱碳层不能被完全切掉，从而使模具的寿命减少。要减少出现此类现象，需要在切割工作结束以后，调整电火花加工参数，用电解或者是机械研磨的方式去除模具表面的不合格部分，例如白亮层或者是需要显微镜才能观察到的细小裂纹。除此之外，还需要在在电火花加工研磨工序完成以后，再对模具进行一次低温回火，进一步稳定异常层，阻止细小裂纹再度扩展。
3.3模具表面强化处理
增加模具的寿命除了在设计和铸造阶段下功夫以外，还可以对模具的表面进行特殊处理，提高模具的强度，减少模具在使用过程中的磨损和外物侵蚀，这样可以减少裂纹的出现，延后裂纹出现的时间，由此提高模具的使用寿命。常见的表面强化工艺有模具表面渗氮、渗碳等，这些工艺可以有效减少模具在使用过程中的磨损和腐蚀，增加模具的使用寿命。随着科学技术的发展，近年来，热喷涂、物理化学沉积、PVD、离子辅助喷涂等高科技工艺，开始普遍且高效地应用于模具的表面强化工艺。但是新工艺毕竟出现的时间不够长，而压铸模具受损的原因多种多样，在进行模具表面强化的过程中，仅仅使用单一的强化涂层或工艺，很难抵抗所有的模具损坏形式，因此，多层次的组合型图层或者工艺需要不断地开发和运用。就现有的模具表面强化的工艺来说，足以应对一般的模具损坏，企业的选择有很多，大可选择经济实用的形式。
3.4模具使用
铝合金压铸模具使用前，应该对压铸模具进行充分的预热，以避免在使用过程中出现龟裂和裂纹。加热的方式也有很多，例如煤气天然气、电加热或者慢压射压铸等，这些方法都很实用，可以很大层度上减少模具的应力变化，防止模具快速龜裂，延长模具使用寿命。
4.小结
提高模具寿命长期以来都是重点和难点，不论是压铸件的设计制造，还是模具的强化和保养，都需要充分考虑到各种问题。本文分析了铝合金压铸模具的失效形式和提高寿命的一些方法，希望能对压铸从业者提供一定的参考。
参考文献：
[1] 胡心彬，李麟.H13 钢热疲劳后碳化物形态和组分的变化[J].材料热处理学报，2007；
[2] 宁志良，周彼德，薛祥，周运启.压铸模具钢热疲劳裂纹扩展规律的实验研究[J].材料热处理学报，2012
（作者单位：湖州安达汽车配件有限公司）
关键词：铝合金；压铸模具；寿命；具体措施
近年来，随着建筑工程的大规模建设，铝合金的使用在以前的水平上又上升了一个阶段，并且在质量上提出了新的要求。因此对铝合金压铸模具的要求也会更高，而且对于铝合金压铸模具的寿命是检验铝合金质量的重要标准。同时铝合金压铸模具的寿命也是考验模具质量的重要指标，并且是影响压铸企业经济效益的典型原因，所以，提高铝合金压铸模具的寿命是当前铝合金行业以及模具压铸行业共同的心愿。
1.铝合金压铸模具的普遍特征
铝合金压铸模具对于当前的技术来说是极为复杂的操作系统，因此在制作模具的时候，铝合金压铸模具都会展现出较为独到的特征。我们国家经常使用的铝合金压铸模具有钢材料，例如有H13、3Cr2w8v、Y10 等型号。铝合金的压铸模具通常是在高压的作用下经过煅炼以及熔铸而形成的一种金属工具，在使用时不会轻易受到外部气压的影响，因此这些模具会呈现出一些普遍的特征：首先就是受冲击力较大，其次这些模具的使用时间相对的长，在高温和高压的情况下不会变形，最后是交变应力强等。总之铝合金压铸模具的总体特征是模具钢能有好的高温强度和冷热疲劳性能。
2.铝合金压铸模具一般出现的缺陷
2.1 受热胀裂
在所有的缺陷中，受热胀裂是铝合金压铸模具中最常见的破坏形式。根据笔者的统计，大约有75%甚至是高于75%压铸模具的破坏是因为铝合金压铸模具的材料——钢抵御高温以及高压的性能弱，另一方面就是稳定性特别的差。压铸模具的钢在高温的情况下确实会出现疲软的现象，并且是循环在钢结构中，再加上钢的特质是疲软后在高温的持续加持下抵抗力承受不住材料的弯曲，即钢材料的变形抗力在逐步的减小、变化的趋势越来越大。因为钢材料在受热时所发生的周期性变化会改变材料表面的塑形压应变和弹性拉应变，并且随着周期的增加，材料表面的氧化膜就会破裂，进而产生残余应力，在这种高温的持续加持下，铝合金压铸模具的材料就会产生裂纹。之后在多次的高温以及高压的破坏下，铝合金压铸模具随着循环次数的增加，裂纹尖端附近出现一些小孔洞并逐渐形成微裂纹，与开始形成的主裂纹合并，裂纹继续扩展，最后裂纹间相互连接而导致模具失效。
2.2 腐蚀破坏
腐蚀破坏是铝合金压铸模具的钢材料和铝合金本身之间相互摩擦、冲蚀、抗拒所产生的破坏。在进行压铸模具的制作过程中，金属液在高温的作用下快速的进入到模具中，在此过程中，金属液本身所带有的高温以及锻造高温的摩擦下，模具中表层会被高温所腐蚀，并且在摩擦的过程中会消耗氧化膜。经过一系列化学反应和物理反应，模具的表面被材料腐蚀和摩擦，从而产生损耗，因此腐蚀破坏也是铝合金压铸模具在使用时产生的缺陷。
2.3 模具断裂
铝合金压铸模具在使用的过程中会发生整体脆断的情况，这种情况是因为在使用模具时，由于偶然的机械承重或者高温情况下致使模具发生断裂。另一方面，材料中有严重缺陷或操作不当，则会引起整体脆断。
3、增加压铸模具寿命的具体措施
3.1 优化压铸件与模具设计
模具在实际的操作中经常会遇见很多问题，例如模具的部分开裂、由于长时间使用而导致的表面磨损或者模具出现较大裂纹等等情况。这些问题的出现，往往和铸件有很大关系，铸件设计不合理和操作失误都是模具受损的原因之一。因此，为了避免压铸模具损耗过快，提高压铸模具的寿命，在设计铸件的时候应该重点关注以下几点：
（1）压铸件在设计时应当有合适的脱模斜度，以此保证在取出压铸件的过程中，铸件不会与压铸模具之间产生较大摩擦，从而避免铸件划伤模具，提高压铸模具的使用寿命。
（2）铸件和压铸模具相接触的地方，应该注意铸件和模具的角度，最好在相应的地方铸造圆角，以减少铸件对模具的压力，避免铸件的棱角压迫模具，导致模具产生凹陷和裂纹。
（3）在压铸件的设计过程中，应优先选择广而圆润的结构，过深过窄的铸件结构会在压铸过程中和模具挤压，一来容易损伤模具，二来散热效果不好，可能导致模具变形或者直接断裂。
（4）压铸件在设计制造的过程中，应当仔细检查，避免出现厚薄不均的现象，以减少在加工过程中由于受力不均而导致的模具热疲劳失效。
3.2优化模具加工工艺
模具的材料可以选用高碳或者高合金钢，但采用的锻造工艺必须合理，这样才能成行一块合格的模块毛坯。一方面是因为模块毛坯的尺寸和规格都有严格的要求，合理的锻造工艺能使钢材更好的达到标准。另一方面，可以很大程度上改善钢材的性能和内部组织。除此之外，用高碳或者高合金做成的模具导热性较差，所以在加工的过程中应当注意对钢材的加热速度要慢，而且要保证受热均匀，在温度合适的情况下考虑锻造比。在模具的加工阶段也应当格外注意，模具的切削过程中，应当严格保证尺寸过渡处的圆角半径，圆弧与直线相接处光滑，不能有棱角和尺寸偏差。倘若模具在切割加工的过程中，切割的质量太差，可能会导致模具在圆角内侧出现过大的应力挤压，从而使模具不合格。除此之外，切割质量太差还可能导致模具的脱碳层不能被完全切掉，从而使模具的寿命减少。要减少出现此类现象，需要在切割工作结束以后，调整电火花加工参数，用电解或者是机械研磨的方式去除模具表面的不合格部分，例如白亮层或者是需要显微镜才能观察到的细小裂纹。除此之外，还需要在在电火花加工研磨工序完成以后，再对模具进行一次低温回火，进一步稳定异常层，阻止细小裂纹再度扩展。
3.3模具表面强化处理
增加模具的寿命除了在设计和铸造阶段下功夫以外，还可以对模具的表面进行特殊处理，提高模具的强度，减少模具在使用过程中的磨损和外物侵蚀，这样可以减少裂纹的出现，延后裂纹出现的时间，由此提高模具的使用寿命。常见的表面强化工艺有模具表面渗氮、渗碳等，这些工艺可以有效减少模具在使用过程中的磨损和腐蚀，增加模具的使用寿命。随着科学技术的发展，近年来，热喷涂、物理化学沉积、PVD、离子辅助喷涂等高科技工艺，开始普遍且高效地应用于模具的表面强化工艺。但是新工艺毕竟出现的时间不够长，而压铸模具受损的原因多种多样，在进行模具表面强化的过程中，仅仅使用单一的强化涂层或工艺，很难抵抗所有的模具损坏形式，因此，多层次的组合型图层或者工艺需要不断地开发和运用。就现有的模具表面强化的工艺来说，足以应对一般的模具损坏，企业的选择有很多，大可选择经济实用的形式。
3.4模具使用
铝合金压铸模具使用前，应该对压铸模具进行充分的预热，以避免在使用过程中出现龟裂和裂纹。加热的方式也有很多，例如煤气天然气、电加热或者慢压射压铸等，这些方法都很实用，可以很大层度上减少模具的应力变化，防止模具快速龜裂，延长模具使用寿命。
4.小结
提高模具寿命长期以来都是重点和难点，不论是压铸件的设计制造，还是模具的强化和保养，都需要充分考虑到各种问题。本文分析了铝合金压铸模具的失效形式和提高寿命的一些方法，希望能对压铸从业者提供一定的参考。
参考文献：
[1] 胡心彬，李麟.H13 钢热疲劳后碳化物形态和组分的变化[J].材料热处理学报，2007；
[2] 宁志良，周彼德，薛祥，周运启.压铸模具钢热疲劳裂纹扩展规律的实验研究[J].材料热处理学报，2012
（作者单位：湖州安达汽车配件有限公司）