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压铸模具的选择与应用:金属类型、工艺要求与材料优化

文章出处:公司动态 责任编辑:中山市华氏模具钢材有限公司 发表时间:2025-02-13
  

压铸模具是一种用于高压铸造工艺的精密工具,通过将熔融金属高速注入模具型腔形成复杂形状的金属部件。其核心结构包括固定板、移动板、腔体单元、注射系统和推杆等组件(如图示模具的分型面、浇注系统和冷却通道)。

压铸模具在服役条件下不断承受高速、高压喷射、金属的冲刷腐蚀和加热作用,因此要求模具材料应具有良好的抗热疲劳性、红硬性和抗高温液态金属的冲刷、腐蚀性能,而且应具有较好的工艺性能。例如,在铝合金压铸中,模具需具备良好的热传导性以快速散热,同时需通过锁紧力设计(如Buhler 3200 T压铸机的锁模力计算)防止液态金属飞溅。

不同金属压铸的工况区别

不同金属的压铸工况差异主要体现在浇注温度、模具热负荷及设备类型上:

低熔点金属(如锌合金):

浇注温度较低(约400°C以下),通常使用热室压铸机,熔融金属直接在机器内加热并注入模具。

模具热负荷较小,但对表面光洁度和耐腐蚀性要求较高。

中高熔点金属(如铝合金、镁合金):

浇注温度较高(铝合金约650–700°C,镁合金更高),需采用冷室压铸机,通过外部熔炉熔化金属后注入。

模具需承受更高的热应力,需选择耐热疲劳性强的材料(如FT416ESR、8407、8418钢),并优化冷却系统(如SLM技术设计等效冷却通道)。

高熔点金属(如铜合金):

浇注温度可达900°C以上,模具寿命显著降低(仅为铝合金模具的1/2–1/3)。

需采用高合金钢(如FS443、FS8418),并通过复合变质处理减少晶界碳化物偏析,提升高温强度。

压铸模具钢选材原则

模具钢的选择需综合考虑金属类型、服役条件及工艺优化:

耐热性与高温强度:

高温下需保持硬度和抗变形能力。例如,FT416ESR钢因良好的热稳定性和抗热疲劳性,广泛用于铝合金压铸。

铜合金压铸宜选用含低硅高钼的高合金钢(如FS443、FS8418)。

导热性与热疲劳抗力:

高导热性可加速散热,降低模具热梯度。FT416ESR钢的热导率优于传统H13钢,更适合高循环生产。

表面强化(如渗碳硬化)和防粘模处理可减少热裂纹和冲蚀。

工艺适配性:

采用电渣熔铸钢减少杂质,结合合理预处理和多次回火(如消除应力回火)提升综合性能。

模块化轻量化设计(如减少模具底座尺寸)可降低能耗,但需平衡刚度与变形风险。

通过合理选材结合工艺优化(如正交试验确定温度参数),例如适当的润滑和通水冷却可显著延长模具寿命并提升经济效益。

总结

压铸模具材料,主要是根据压铸工件材料、压铸模的工作温度和浸蚀程度进行选择。当压铸锌合金时,由于模具的工作温度较低,一般采用预硬态(约300HB)的塑料成形用模具钢3Cr2Mo。当生产批量较大时,则采用H13(4Cr5MoSiV1)钢,其使用硬度为45HRC左右。铝镁等轻合金压铸模具,一般采用H13电渣、FT416ESR、8407钢,热处理硬度为45~50HRC。铜合金压铸模具,由于工作温度较高,则采用高合金热作模具钢3Cr2W8V、FS443、8418钢等,热处理硬度为45HRC左右。

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