怎樣提高模具的壽命

摘要：模具是提高工業生產效益的方法之一，應用十分廣泛。它不僅具有很多優勢，還可以進一步提高企業的競爭力。

關鍵詞：模具 性能 壽命

由于模具的優勢非常明顯，因而模具制造顯得非常重要，本文就模具的性能和使用壽命做如下分析：

1 模具的性能要求

壓力鑄造可以鑄出形狀復雜、精度高、表面粗糙度小并且具有良好地力學性能的零件。所以，壓鑄模具應具有如下的性能要求：

1.1 較大的高溫強度與韌度

壓鑄模具受到熔融金屬注入時的高溫、高壓和熱應力作用，容易發生變形，甚至開裂。因此，模具材料在工作溫度下應具有足夠的高溫強度與韌度，以及較高的硬度。

1.2 優良的高溫耐磨性、抗氧化性與抗回火穩定性

高溫熔融金屬高速注入模具和澆鑄后脫模時，均產生較大的摩擦作用，為保證模具長期使用，模具在工作溫度下應均有較高的耐磨性。大量連續生產的壓鑄模具，長時間處于一定溫度作用下，應持續保持其高硬度，而且應不粘模及不產生氧化皮。因此，模具還應具有良好的抗氧化性與回火穩定性。

1.3 良好的熱疲勞性能

壓鑄模具表面反復受到高溫加熱與冷卻，不斷膨脹、收縮，產生交變熱應力。此應力超過模具材料的彈性極限時，就發生反復的塑性變形，引起熱疲勞。同時，模具表面長時間受到熔融金屬的腐蝕與氧化，也會逐漸產生微細裂紋，大多數情況下，熱疲勞是決定壓鑄模具壽命的最重要因素。

1.4 高的耐熔融損傷性

隨著壓鑄機的大型化，壓鑄壓力也在增大，已從低壓的20～30MPa，提高到高壓150～500MPa。高溫高壓澆鑄可產生明顯的熔融損傷，模具應對此具有較大的抵抗力。為此，模具材料必須具有較大的高溫強度，較小的對熔融金屬親和力，模具表面粗糙度要小，并附有適當的氧化模、氮化層等保護層，而不存在脫碳層。

1.5 淬透性好、熱處理變形小

一般壓鑄模具的制造方法是將退火狀態的模具材料雕刻型腔，然后熱處理，得到所需要的硬度，或將模具材料先進行熱處理，得到需要的硬度，再雕刻型腔。先雕刻型腔后熱處理的制造方法，有高的硬度和強度，不易產生熔損與熱疲勞。無論用哪一種方法進行熱處理，得到均一的硬度是必要的，所以要求淬透性好，特別是先雕刻型腔后進行熱處理，要用熱處理變形小的材料，這點對于尺寸大的模具尤為重要。

1.6 較好的被削性與磨削性

壓鑄模型腔都經切削加工制成，所以模具材料應具有較好的被削性。必須指出，耐磨性好的材料，其被削性一般較差。許多模具鋼就是如此，雖在退火狀態，其基體部分還是較硬。再加堅硬的碳化物，一般切削困難。

為獲得較光滑的壓鑄件，要求模具型腔表面的粗糙度值小，所以對模具材料也應具有較好拋光性能。

2 影響模具使用壽命的主要因素及措施

2.1 型材斷面設計影響及措施

型材斷面形狀，壁厚尺寸，偏差要求等，是影響模具使用壽命的第一因素。型材斷面簡單，壁厚合適，公差帶較寬，無太大懸臂，擠壓比合適，模具的使用壽命就會大大提高，反之，則降低。應采取的措施是：在設計型材斷面時，盡量避免尖角，大懸臂等問題，在滿足型材使用的情況下，選擇合適的壁厚和尺寸偏差，盡量避免單向偏差，既使對尺寸進行調整，也要保證雙向偏差。

2.2 模具設計的影響因素及措施

模具設計的作用，一是要確保模具在擠壓使用時，生產出符合圖紙要求的產品；二是要根據模具的工作環境及工藝條件，確保其機械性能；三是選擇合適的模具結構及材質。但是，由于模具設計參數選擇不當，材質選擇不合理，單方面追求產品的合格性而忽略了模具的機械性能，對模具的工作環境考慮不足等因素，極易造成模具的早期失效或縮短使用壽命。因此，正確地選擇模具設計的各項參數，正確地選擇材質，充分考慮模具的使用工作環境，詳細計算模具的機械性能，合理地選擇模具的結構形式，避免模具的尖角過渡和模具內表面凸凹不平等措施，是提高模具使用壽命重要途徑之一。另外，采用模具設計的先進理論，考慮模具受力均衡性，結合每一種型材及模具的特點進行設計，是提高模具使用壽命的重要措施。

2.3 模具材質，加工制作，熱處理等影響因素及措施

材質是模具使用壽命長短的關鍵，對模具的早期失效影響更大。模具材質自用H13鋼替代了3Cr2W8V鋼以來，其壽命有了很大的提高.所以，在模具材質選用方面，要充分了解和掌握材質的化學成分，冶金過程，鍛造和熱處理工藝等環節，采用正規企業生產的鋼材，避免貪便宜而用非正規企業生產的劣質鋼材。

在模具的制造過程中，尺寸偏差的掌握，模具表面過渡位置的圓滑程度，裝配配合尺寸的掌握，分流孔工作帶相對尺寸偏差的掌握等細節，都將影響到模具的使用壽命。細化制作工藝，嚴格按圖紙尺寸偏差的要求，對模具進行修研，拋光，做好尖角過渡等事項，無疑對模具使用壽命是大有益處的。再好的模具材質，由于熱處理工藝不當也不能達到提高使用壽命的目的。模具早期失效，因熱處理工藝不當占有最大的比例。根據實際情況，制定嚴格的熱處理工藝路線，不斷地調整各工藝參數，對各工序進行嚴格控制，都是提高模具使用壽命的措施。

2.4 擠壓工藝條件，操作過程對模具使用壽命的影響及措施

模具是在高溫，高壓環境十分惡劣的條件下使用的。對模具使用壽命而言，這是最重要的影響環節。在良好的擠壓工藝條件，優良的操作過程中，模具的材質，設計，制作，熱處理等，都將在此環節中得到檢驗和驗證。擠壓筒溫度，模具溫度，鑄棒溫度，擠壓速度等因素，將影響到模具成型率及壽命。擠壓筒溫度，模具溫度，鑄棒溫度是擠壓生產的關鍵參數，統稱為擠壓溫度，其直接影響到擠壓操作過程的順利與否。擠壓速度是和擠壓溫度緊密相連的一個參數，擠壓速度的選擇，是操作人員根據擠壓比大小，型材擠壓難易程度，鋁合金材質，生產環境等因素來確定的。擠壓溫度選擇不當，擠壓速度選擇不合適，就會引起悶車，擠出型材劃裂，擠“大帽”等問題，即影響了生產效率，又影響了模具的使用壽命。針對此類問題，要根據實際情況，制定合適的擠壓溫度，選擇合適的擠壓速度，減少生產環境的影響。對每一種型材模具，都要建立使用記錄，不斷地分析，總結型材擠壓生產的特點和規律，逐步提高擠壓溫度，擠壓速度等參數的選擇水平，達到每一種型材模具上機就能生產出合格產品的最佳效果。