压铸模具受到熔融金属注入时的高温、高压和热应力作用,易发生变形,甚至开裂。因此,模具材料在工作时候的温度下应有充足的高温强度与韧度,以及较高的硬度。
高温熔融金属高速注入模具和浇铸后脱模时,均产生较大的摩擦作用,为保证模具经常使用,模具在工作时候的温度下应均有较高的耐磨性。大量连续生产的压铸模具,长时间处于一定温度作用下,应持续保持其高硬度,而且应不粘模及不产生氧化皮。因此,模具还应拥有非常良好的抗氧化性与回火稳定性。
压铸模具表面反复受到高温加热与冷却,不断膨胀、收缩,产生交变热应力。此应力超过模具材料的弹性极限时,就发生反复的塑性变形,引起热疲劳。同时,模具表面长时间受到熔融金属的腐蚀与氧化,也会逐渐产生微细裂纹,大多数情况下,热疲劳是决定压铸模具寿命的最重要因素。
随着压铸机的大型化,压铸压力也在增大,已从低压的20~30MPa,提高到高压150~500MPa。高温度高压力浇铸可产生非常明显的熔融损伤,模具应对此具有较大的抵抗力。为此,模具材料一定要有较大的高温强度,较小的对熔融金属亲和力,模具表明粗糙度要小,并附有适当的氧化模、氮化层等保护层,而不存在脱碳层。
一般压铸模具的制造方法是将退火状态的模具材料雕刻型腔,然后热处理,得到所需要的硬度,或将模具材料先进行热处理,得到要的硬度,再雕刻型腔。先雕刻型腔后热处理的制造方法,有高的硬度和强度,不易产生熔损与热疲劳。无论用哪一种办法来进行热处理,得到均一的硬度是必要的,所以要求淬透性好,特别是先雕刻型腔后进行热处理,要用热处理变形小的材料,这点对于尺寸大的模具尤为重要。
压铸模型腔都经切削加工制作而成,所以模具材料应具备比较好的被削性。必须指出,耐磨性好的材料,其被削性一般较差。许多模具钢就是如此,虽在退火状态,其基体部分还是较硬。再加坚硬的碳化物,一般切削困难。
为获得较光滑的压铸件,要求模具型腔表面的粗糙度值小,所以对模具材料也应具有较好抛光性能。
模具材料的组织应均匀、无缺陷、方向性少、如果有杂志,不仅影响模具的裂纹、强度、热疲劳性能,而且还影响热处理变形。
