延长压铸模具使用寿命的方式有哪些?

　　延长压铸模具使用寿命的方式有哪些?通过热处理可以改变材料的金相组织，以保证材料必要的强度和硬度、高温下的尺寸稳定性、抗热疲劳性和切削性能。热处理后的零件要求变形小，无裂纹，尽量减少残余内应力的存在。

　　目前压铸模具一般采用真空淬火，表面无氧化层，模具变形小，模具质量有较好的保证。工艺流程为锻造→球化退火→粗加工→稳定化处理→精加工→最终热处理(淬火、回火)→夹具修复→抛光→渗氮(或碳氮共渗)→精磨或精磨→装配。对于H13钢，采用高温淬火、双重淬火、控冷速淬火、深冷处理等，提高模具性能，增加模具寿命。

　　压铸模具表面强化处理

　　对模具进行表面处理是延长模具寿命的最有效、最经济的方法。通过调整一般热处理工艺改善钢的强度和韧性。采用不同的表面强化处理工艺，以适宜的心部性能相配合，可赋予模具表面以高硬度、耐磨耐蚀、抗咬合和低摩擦系数等许多优良性能，使模具寿命提高几倍甚至几十倍。模具表面强化主要有3类：1、不改变表面化学成分，有激光相变硬化等;2、改变表面化学成分，渗氣等;3、表面形成覆盖层，气相沉积技术处理等。

　　一、不改变表面化学成分强化

　　激光强化处理：以激光为热源对材料表面进行强化处理，包括相变硬化、表面熔化、表面涂层等。其特征在于供给材料的表面功率密度至少为103W/cm2。采用大功率、高密度低光对金属进行表面处理的方法称为激光表面热处理。分为激光相变硬化、激光表面合金化等表面改性，造成其他表面加热淬火强化无法达到的表面成分、组织和性能的变化。

　　激光熔覆技术在模具表面覆盖一层薄薄的具有一定性能的熔覆材料，以改善表面性能。H13钢常规处理，后硬度44HRC，激光淬火。表面硬度可达772HV(相当于62HRC)，硬化层深度0.63mm。由于超细化和高密度位错马氏体基显微组织，以及激光加热后自回火过程中弥散碳化物的析出，提高了淬火层的硬度、抗回火稳定性、耐磨性和耐腐蚀性.性生活明显改善。激光熔覆技术具有加工精度高、热变形小、后加工体积小等优点，具有巨大的潜在应用价值。

　　电火花表面强化：电火花表面强化是利用电极与工件间在气体中产生的火花放电作用，把作为电极的导电材料熔渗进工件表层，形成合金化表面强化层，常用的电极材料有TiC、WC、ZrC和硬质合金等，因电极材料的沉积发生有规律的、较小的长大，改善工件的表面物理及化学性能。如硬质合金做电极强化工件，表面硬度可达1100~1400HV ，强化层与基体结合牢固。

　　1、渗碳

　　渗碳是将钢置于渗碳介质中，加热至单相奥氏体区，并保持一定时间，使碳原子渗入钢表面的一种表面化学热处理工艺。渗碳在Ac3(850-950°C)以上进行。目的是提高热处理后模具表面的碳浓度，使表层的硬度、耐磨性和接触疲劳强度与型芯相比有很大的提高，同时型芯保持一定的强度和较高的韧性。有固体渗碳和液体渗碳之分。

　　2.渗氮

　　氮化是一种化学热处理，其中活性氮原子在一定温度下渗入工件表面。其目的是提高工件表面硬度、耐磨性、疲劳极限、热硬度和抗咬合性。一般在调质后(45~47HRC)，压铸模具必须进行氮化处理，氮化层深度为0.15~0.2mm。有气体氮化和离子氮化。H13钢用作挤压铝型材的中空模具，经1080℃油淬两次560℃×2h回火，硬度为48HRC。520℃×4h离子渗氮后，模具挤压型材由1000kg增加到4500kg，使用寿命提高3倍。

　　3.N-C共渗(软氮化)

　　软氮化的本质是碳氮共渗，主要是在较低温度下进行的渗氮。经软氮化处理后，表面的疲劳强度和耐磨性、抗咬合、抗划伤和腐蚀等性能得到显着提高。H13钢由于氮化物的存在，相对韧性较低，膨胀系数较大，对热疲劳性能产生不利影响。在软氮化过程中，由于C在e相中的高溶解度(在550°C时高达38%)。氮碳共渗温度优选为565℃左右或更低。既能保证渗透率，又能使ey'所需的N浓度更高，使更多的N在表层形成e之前渗透到基体中，从而在N原子扩散的第二阶段，有利于形成合理的扩散层。软氮化时间以2~4h为宜。超过6h，渗层不再增加，2~3h硬度达到最大值。

　　4、表面渗铝

　　渗铝是指铝在金属或合金表面扩散和渗透的过程。

　　渗铝的目的是提高材料的热稳定性、耐磨性和耐腐蚀性;模具表面先镀铝后氧化的方法，使表面形成Fe-Al-O混合物，减少粘模的发生，从而延长模具的使用寿命。常用的镀铝有三种：固体粉末镀铝、热浸镀铝表面喷铝再扩散退火。

　　5.模具渗馅

　　渗铬可提高型腔硬度(1300HV以上)、耐磨性、耐腐蚀性、疲劳强度和高温抗氧化性。对于受到强烈磨损的模具，可以显着提高使用寿命。镀铬层的厚度一般较小，不影响模具型腔的大小。对于一般形状和尺寸的压铸件，铝合金压铸模3Cr2W8V镀铬后使用寿命可提高10倍左右。

　　二、表面形成覆盖层强化

　　气相沉积技术：气相沉积技术是利用气相中发生的物理化学过程，改变工件表面成分，形成具有特殊性能(超硬耐磨或特殊光电属性)在表面上。技术。化学气相沉积(CVD)沉积是由引入高温沉积区的气体分解产生的。经CVD处理的模具形状不受限制，可在含碳量大于0.8%的工具钢、渗碳钢、高速钢、铸铁和硬质合金表面进行。在模具上涂TiC和TiN涂层的过程中，涂层的硬度高达3000HV，提高了模具的耐磨性和耐摩擦性。CVD处理后还需要进行淬火和回火。TiC和TiN的复合涂层使模具的寿命加倍。

　　物理气相沉积(PVD)镀钛工艺采用纳米涂层新技术，在模具表面沉积多层多元素金属膜(膜厚1~7μm)。这种膜具有耐磨、耐腐蚀和高硬度。由于这层薄膜与铝、锌等金属溶液不发生亲合性或反应，因此可以大大提高压铸件的脱模性能而不粘连。在改善液态金属粘连和热裂方面达到最佳效果，有效解决了压铸模具遇到的问题，获得最佳综合性能，解决了传统工艺无法解决的问题。

　　三、优化模具设计及压铸工艺

　　减少锌合金压铸模具的尖角和棱角，合理使用材料，规范加工和热处理工艺;模具氮化处理应控制模具表面硬度HV≥600，氮化层深度应达到0.12～0.2mm。适当预热模具，优化模具改善内部冷却，使模具获得均匀的热平衡效果，使模具保持稳定的较低温度，合理喷涂，涂层对于延缓热疲劳裂纹具有重要意义，提高模具寿命和效率。