一.壓鑄模具的材料 壓鑄模最廣泛使用的材料是H13,SKD61,8407等，但由于壓鑄件的大型化其所需的模具也向大型發(fā)展，為了抑止模具的淬火變型和裂紋，需開發(fā)提高韌性的低變形急速冷卻技術(shù)，提高模具材料的韌性水平。提高壓鑄的生產(chǎn)效率和降低成本需高循環(huán)周期運行，高循環(huán)運行與過去的模具相比由于冷卻不足而加大了熱負(fù)荷，使模具的表面溫度上升從而使熱裂提早產(chǎn)生。由于內(nèi)部冷卻孔的增加和更接近型腔，內(nèi)部冷卻孔與型腔面的溫差使拉張熱應(yīng)力負(fù)荷增大剛性降低，而易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂，使水漏連結(jié)到型腔從而降低了模具壽命。因而需要開發(fā)比SKD6l更能提高壽命的新型材料。 DAC是與SKD61差不多的材料也廣為使用，但其軔性要優(yōu)于SKD61。為了更加提高其韌性而開發(fā)的DAC—S比DAC軔性提高了60％。為了評價壓鑄模材料的韌性水平，北美壓鑄協(xié)會(NADCA)設(shè)定了AISI H13(相當(dāng)于SKD61)的夏氏沖擊值，為了更加穩(wěn)定模具壽命，又設(shè)定了更高品位等級的Prenium H13和Superion H13的夏氏沖擊值。DAC—P相當(dāng)于前者，DAC—S相當(dāng)于后者。壓鑄模具的熱裂對策需具有高溫強度，一般來講韌性與強度是相反的關(guān)系，DAC—P和DAC—S由于其高清凈化和組織的致密化在室溫和高溫都與DAC有同等的強度，在20度的室溫和600度的高溫都比DAC有高0.2％的耐力。如前述要有比SKD61更高品位、大幅度提高壽命、高溫強度和韌性都有較大提高的模具材料。作為壓鑄模高性能模具材料有：DACIO、DAC55、DAC45和最新開發(fā)ZHD435。DACI0：在600度溫度區(qū)域有優(yōu)越的強度和相當(dāng)于DAC的韌性。適用于電器、通信機器用形狀復(fù)朵精度高部件的精密壓鑄件。DAC45：在700度高溫比其他材料有更高的強度，同時具有抵抗軟化的特點，但與DAC相比韌性較差，在碎火冷卻方面要特別注意。適用于中小尺寸的壓鑄模具。DAC55；其特點是韌性高，初期可提高硬度，是韌性和強度可均衡的材料，其使用壽命比SKD6l要高1.4倍?？蛇m用于汽車的缸體、缸蓋和驅(qū)動系統(tǒng)的部件。 ZHD435。具有與DAC55同樣的軔性并可用于大型部件，比DAC55有更高的高溫強度，在熱裂和壽命上比DAC55更為有利。
二、壓鑄模的機械加工。 壓鑄模的加工是保證質(zhì)量降低成本的重要方面，采用CAD／CAM／CAE的生產(chǎn)系統(tǒng)、五軸加工機、最新的刃具等加工模具，使模具質(zhì)量和生產(chǎn)效率在不斷進步。其動向有三個方面：以三維模型為基礎(chǔ)的加工方法，用加工中心的切削加工代替電火花加工，孔加工自動化等三個方面。在三維模型方面，主要是模具設(shè)計徹底采用三維模型，NC數(shù)字編制的簡易化，加工后質(zhì)量保證系統(tǒng)的構(gòu)筑等。電火花加工用加工中心來代替，主要原因是由于電極加工制作比切削加工要化更大的工作量，所以用電火花加工主要因為模具有肋條似的深溝形狀，現(xiàn)在深溝形狀也可能用切削加工來解決，從而使模具生產(chǎn)效率更加提高。孔加工的自動化：模具有很多各種各樣的孔，大體上可分為深100mm以內(nèi)但精度要求在H7～H8的淺孔和用于冷卻和放氣的100～600nun的深孔，但精度沒有淺孔那樣的要求?？准庸ぴ谀＞呒庸ぶ姓加昧撕艽笠徊糠謺r間．再加上模具材質(zhì)硬(HRC48程度)更給孔加工代來困難。在加工中心上采用品質(zhì)工學(xué)的評價技求，是在研究孔加工條件基礎(chǔ)上找到最好的目標(biāo)，加工中心上采用的最佳的數(shù)據(jù)，其結(jié)果使表面粗糙度提高了1／3、孔徑的偏差提高丁1／5、刃具的壽命提高了5倍以上。同時在曲面、斜面上的孔加工也實現(xiàn)了自動化。
三、壓鑄模的表面處理。 有擴散處理、涂層、氮化+涂層等幾種方法。擴散處理法雖有各種商品名稱，主要是N、C、S、0單獨或復(fù)合擴散的氮化、軟氮化、浸硫氮化、氧化、氮化+氧化處理等，有代表性的氮化處理時，形成化合物層(白層)其耐熔損性、耐過燒性、耐粘著性好，而耐裂性差。反之，無化合物層僅形成擴散層則耐熱裂性好，而耐熔損性、耐過燒性、耐粘著性則差。最近擴散處理趨向，氧化處理或氮化+氧化復(fù)合處理為主流，適用于壓鑄模具的各種表面處理方法
涂層有PVD法、CVD法和TD工藝方法。由硬質(zhì)皮膜被覆法形成的陶磁涂層膜，有優(yōu)良的耐溶損性、耐過燒性、耐粘著性，但耐熱裂則很少有改善。這樣的硬質(zhì)皮膜被覆法中CVD法和TD工藝方法在膜的密著上更好，但在處理上要1000度高溫模具容易產(chǎn)生變形和變寸。PVD法由于是低溫處理可抑止模具變形變寸，但在膜的密著性上比CVD法要差。氮化+涂層，其代表性方法是氮化+PVD法。在氮化爐中僅形成氮化的擴散層，取出后在另外的PVD裝置中進行模具各種涂層的方式。這樣的氮化+PVD其最表層膜具有耐溶損性、耐過燒性、耐粘著性，氮擴散層則具有耐熱裂性。但PVD法形成的膜在適用于復(fù)雜形狀的模具時有一定范圍的界限。 (氮化+氧化)復(fù)合處理。壓鑄模具的表面處理在世界范圍的傾向，由過去的氮化、浸硫氮化處理向應(yīng)用氧化處理發(fā)展。由于與氮化處理形成的鐵的氮化物相比，高溫穩(wěn)定性高的鐵的氧化物，應(yīng)用于壓鑄模更能發(fā)揮其在溶損、過燒、粘著方面的效果。(氮化+氧化)復(fù)合處理可在一個裝置中連續(xù)處理，時間可大幅度縮短。另外，在可控氣氛中處理可形成沒有氮化擴散層的化合物層的連續(xù)氧化處理，可以提高耐溶損性、耐過燒性、耐粘著性和耐熱裂性。等離子CVD法(PCVD)。原料全用的是氣體，由于是等離子化學(xué)反應(yīng)形成的膜，是低溫的密著性和致密性優(yōu)良的皮膜，可以很好的覆蓋復(fù)雜的產(chǎn)品。另外，PCVD法可不破損真空一次工程在一個裝置內(nèi)將氮化等的擴散硬化處理+硬質(zhì)皮膜的所謂復(fù)合處理簡單的作成。因而PCVD可面向三維立體形狀物的壓鑄模具的處理。含硼氣體系統(tǒng)的PCVD作成新的硼擴散處理(硼化)含硼皮膜，例如：TiB、TiBN、TiBCN、TiAIBN、TiAIBCN0、TiAISiBCN0、BN、BCN等各種硬質(zhì)膜。如TiAIBN膜有4000Hv以上的硬度，被稱之謂超高級涂層。選擇不同元素的組合，可得到過去所沒有的高度的耐磨性、耐氧化性、脫模性、潤滑性從而使適應(yīng)各種不同要求的壓鑄模具性能有飛躍的提高?，F(xiàn)己應(yīng)用的實例有：手機部件的鎂合金壓鑄模具，過去使用脫模劑，使用三萬次左右就要因為腐蝕而需焊接修補，而且因使用脫模劑飛散的煙霧污染了環(huán)境，由于飛邊毛刺使制品難以保持精度。用PCVD法氮化擴散硬化層+TiN／TiAN／TiAISiCN0多層膜應(yīng)用于該模具后，完全不用脫模劑，可壓鑄用30萬次，延長了模具壽命、改善了環(huán)境、抑制飛邊毛刺的產(chǎn)生、縮短了壓鑄節(jié)拍、提高了生產(chǎn)效率。像機部件的成型，過去每次都涂脫模劑，熔液流動性差、產(chǎn)生皺皮、使制品加工出現(xiàn)問題、次廢品率高。此模具用氮化擴散硬化層+TiN／TiAIN／TiAISiCNO多層膜后，脫模劑用量只有過去的1／8以下、改善了流動性、不再出現(xiàn)皺皮、加工出漂亮的制品，并因而減少了消耗，提高了生產(chǎn)效率。汽車部件的成型，過去使用脫模劑大量噴霧成形，約6萬次就要焊接修補，而且鑄造缺陷多、不良率高。采用氮化擴散硬化層+TiN／TiAIN／TiAISiCNO多層膜后，脫膜劑減少到1／2以下，鑄造提高到12萬次以上。不僅延長了模具壽命，而且抑止了鑄造缺陷、降低了消耗，改善了生產(chǎn)環(huán)境。由于PCVD法復(fù)合處理效果，提高了耐熱裂性、耐過燒性、耐粘著性。在鋁壓鑄方面已有不用脫模劑，鑄造在100萬次以上的壓鑄模具。
四、壓鑄模具的壽命和熱處理 壓鑄模壽命低的原因涉及很多因素，材料、加工、熱處理、維護、修補等各種復(fù)雜的因素，都會對模具壽命產(chǎn)生影響。在鑄造過程中模具的熱疲勞現(xiàn)象是模具鋼的韌性、延展性、裂紋進展速度等和材料的特性有關(guān)，操作過程產(chǎn)生機械的應(yīng)力也是其起因。另一方面，溶損現(xiàn)象，由于模具材料和熔觸金屬的反應(yīng)性和接觸磨擦也有很大不同。反應(yīng)形態(tài)也由于壓鑄金屬種類(AI、Mg、Zn等)的不同而有差異。另外，在操作過程中模具的穩(wěn)定性和提高壽命也與其維護修補技術(shù)有很大關(guān)系，如電加工變質(zhì)層的改善、焊接條件的選擇、變形的調(diào)正等。模具鋼材的熱處理，是有效的發(fā)揮材料的機能和性能非常重要的基礎(chǔ)技術(shù)，熱處理好壞其性能有顯著的不同。再好的鋼材沒有適當(dāng)?shù)臒崽幚恚＞咴诓僮鬟^程中會因而產(chǎn)生熱裂、割裂、耐蝕性耐磨性降低等很多故障。近年來模具鋼的熱處理多采用真空氣體加壓型熱處理爐，主要是由于可改善操作環(huán)境、可對模具進行光亮熱處理、冷卻時有高的加壓力、可制造大型熱處理爐等。真空加壓氣體冷卻方式，歷來的水淬火、油淬火、聚合物淬火、鹽浴淬火等，近年來可大體上達到同樣的冷卻速度，也可以作到軟點少的處理。近年來隨同模具的大型化，開發(fā)了提高淬火性能的大型模具用的鋼種。大型模具的熱處理由于表層同中心部位的冷卻速度有很大的不同，不均衡的熱處理而產(chǎn)生變形、變寸、割裂等問題。因而在冷卻過程中控制好內(nèi)外溫度差別是非常重要的，再好的鋼種，不穩(wěn)定的熱處理是難以發(fā)揮其特性的。北美壓鑄協(xié)會對壓鑄模的材料、熱處理的質(zhì)量要求、制定了標(biāo)準(zhǔn)，其主要項目有：1、材料成分2、硬度(退火、淬火－回火處理)3、材料的清潔度(由ASTM、A－681、Sec6來判定)4、超音波探傷試驗(內(nèi)部缺陷檢查)5、沖擊試驗(軔性、延展性判定)6、結(jié)晶粒度7、微偏析8、退火組織等。各國、各地區(qū)、供應(yīng)商、生產(chǎn)企業(yè)塒模具用鋼材、模具加工、熱處理等各各方面都能這樣有統(tǒng)一的認(rèn)以，對提高壓鑄模的質(zhì)量和生產(chǎn)是有好處的。
