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公司新聞
壓鑄模具鋼的選材方法
2025-10-23
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1、壓鑄模具的損傷形式
據(jù)統(tǒng)計(jì)，壓鑄模具的主要損傷形式如下圖。其中，最主要的損傷形式是熱龜裂，約占全體的78%，其他主要為熔損和大開裂。因此，壓鑄模具用鋼的開發(fā)也是著重于提高耐熱龜裂性和韌性，進(jìn)行不斷改良。
①熱龜裂
熱龜裂是壓鑄模具表面經(jīng)反復(fù)加熱和冷卻所導(dǎo)致的熱疲勞現(xiàn)象之一，是產(chǎn)生于壓鑄模具表面的細(xì)微裂紋。
熱龜裂的形成機(jī)理如下所示。當(dāng)金屬熔液接觸模具時(shí)，模具表面部分受熱膨脹，同時(shí)因來自模具的束縛而形成壓縮應(yīng)力。當(dāng)模具產(chǎn)品脫模后，模具冷卻（向模具噴涂脫模劑）時(shí)，模具表面急劇冷卻收縮，而同時(shí)因來自模具的束縛而形成拉伸應(yīng)力。這僅是一個(gè)循環(huán)周期，而模具在實(shí)際的生產(chǎn)過程，由于反復(fù)加熱、冷卻，對模具表面產(chǎn)生壓縮應(yīng)力和拉伸應(yīng)力的作用后，模具表面便會(huì)產(chǎn)生疲勞現(xiàn)象，最終導(dǎo)致熱龜裂發(fā)生。
抑制熱龜裂的發(fā)生，需要多方面的共同努力，比如強(qiáng)化內(nèi)冷（水冷孔冷卻）減弱外冷（脫模劑冷卻）以降低模具表面溫度的急劇變化從而減少熱應(yīng)力發(fā)生，增大拐角半徑以減緩應(yīng)力集中，改善加工精度以降低異常刀痕影響，放電加工部位充分研磨去除放電影響層等等。而對于模具材料而言，主要是提高模具硬度，包括適當(dāng)提高材料硬度和通過氮化處理提高表面硬度，從而提高其疲勞性能。
②大開裂
引起大開裂的原因有多種，比如由熱龜裂為起點(diǎn)，在載荷作用下擴(kuò)展導(dǎo)致的開裂，自水冷孔發(fā)生的應(yīng)力腐蝕開裂等等。
抑制大開裂的發(fā)生，對于模具材料而言，主要是使用韌性高的模具鋼材料，特別是大型模具。
③熔蝕
熔蝕是指鋁在壓鑄過程中，鋁液與模具表面接觸，形成鐵和鋁的合金并從模具表面剝離、脫落而造成的損傷現(xiàn)象。
抑制熔蝕，主要對策是防止模具表面溫度過高以及實(shí)施鍍層處理阻隔鋁液與模具表面直接接觸。
2、壓鑄模具用鋼及其發(fā)展趨勢
SKD6鋼和SKD61鋼與1956年被規(guī)定為JIS標(biāo)準(zhǔn)鋼以來，在壓鑄模具方面一直得到了廣泛使用。
為解決全球性環(huán)境問題和能源問題，對汽車人們更加追求低油耗和輕量化，鋁合金材料的汽車零部件得到大力推廣。由此，對壓鑄模具壽命等性能要求更高，為此，各種改良鋼相繼問世。
據(jù)調(diào)查，模具材料中Si的含量越低以及Mo的含量越高，其熱龜裂深度越淺，即耐熱龜裂性越好。
此外，減少Si含量有助于提高沖擊韌度。這是因?yàn)槿蹮?凝固時(shí)生成的粗大碳化物含量隨含Si量降低而減少，其結(jié)果促進(jìn)了碳化物的微細(xì)化和組織均勻化，從而使韌性和耐熱龜裂性得到改善。
另外，增加含Mo量可提高淬透性和改善高溫強(qiáng)度，適用于要求壽命長以及承受高負(fù)荷的大型壓鑄模具。
近年，薄壁件的成形也采用真空壓鑄和各種組合件的一體化成形，造成模具復(fù)雜化、大型化，因而對模具材料的淬透性也有了更高的要求。另外，為提高成形效率，有通過強(qiáng)化模具內(nèi)部冷卻而力求縮短成型周期的趨勢，因此，冷卻水孔增多且與模具表面的距離縮小，這就需要韌性更高的材料。因此，高性能高可靠性的模具材料越發(fā)顯得重要。敝司為應(yīng)對市場需求，開發(fā)并推出DHA-WORLD、DH31-EX等通過提高淬透性來改善大型模具心部韌性的鋼種，并已作為北美壓鑄協(xié)會(huì)（NADCA，Noreth American Die Cast Associaton）標(biāo)準(zhǔn)的推薦鋼種得到登記。
DHA-WORLD屬于NADCA(北美壓鑄協(xié)會(huì))的壓鑄推薦鋼種的F分類。是通過對SKD61成分最優(yōu)化設(shè)計(jì),大幅改善了淬透性,大型模具中心部也可以獲得高韌性，適用于制作中大型模具。在制作同樣的模具時(shí)，由于韌性相比SKD61更好，可以適當(dāng)提高模具硬度，從而達(dá)到提高耐熱龜裂的效果。
DH31-EX屬于NADCA(北美壓鑄協(xié)會(huì))的壓鑄推薦鋼種的C分類。是通過成分調(diào)整，并實(shí)施了重熔精煉，其淬透性、韌性以及高溫強(qiáng)度均比DHA-WORLD更高，適用于制作大型模具。在制作同樣的模具時(shí)，由于高溫強(qiáng)度高，相比DHA-WORLD制作的同樣的模具，熱龜裂發(fā)生更晚。而且，由于韌性更高，可以保持相同韌性前提下更進(jìn)一步提高模具硬度，達(dá)到更高的耐熱龜裂效果。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，壓鑄模具的主要損傷形式如下圖。其中，最主要的損傷形式是熱龜裂，約占全體的78%，其他主要為熔損和大開裂。因此，壓鑄模具用鋼的開發(fā)也是著重于提高耐熱龜裂性和韌性，進(jìn)行不斷改良。
①熱龜裂
熱龜裂是壓鑄模具表面經(jīng)反復(fù)加熱和冷卻所導(dǎo)致的熱疲勞現(xiàn)象之一，是產(chǎn)生于壓鑄模具表面的細(xì)微裂紋。
熱龜裂的形成機(jī)理如下所示。當(dāng)金屬熔液接觸模具時(shí)，模具表面部分受熱膨脹，同時(shí)因來自模具的束縛而形成壓縮應(yīng)力。當(dāng)模具產(chǎn)品脫模后，模具冷卻（向模具噴涂脫模劑）時(shí)，模具表面急劇冷卻收縮，而同時(shí)因來自模具的束縛而形成拉伸應(yīng)力。這僅是一個(gè)循環(huán)周期，而模具在實(shí)際的生產(chǎn)過程，由于反復(fù)加熱、冷卻，對模具表面產(chǎn)生壓縮應(yīng)力和拉伸應(yīng)力的作用后，模具表面便會(huì)產(chǎn)生疲勞現(xiàn)象，最終導(dǎo)致熱龜裂發(fā)生。
②大開裂
引起大開裂的原因有多種，比如由熱龜裂為起點(diǎn)，在載荷作用下擴(kuò)展導(dǎo)致的開裂，自水冷孔發(fā)生的應(yīng)力腐蝕開裂等等。
抑制大開裂的發(fā)生，對于模具材料而言，主要是使用韌性高的模具鋼材料，特別是大型模具。
③熔蝕
熔蝕是指鋁在壓鑄過程中，鋁液與模具表面接觸，形成鐵和鋁的合金并從模具表面剝離、脫落而造成的損傷現(xiàn)象。
抑制熔蝕，主要對策是防止模具表面溫度過高以及實(shí)施鍍層處理阻隔鋁液與模具表面直接接觸。
2、壓鑄模具用鋼及其發(fā)展趨勢
SKD6鋼和SKD61鋼與1956年被規(guī)定為JIS標(biāo)準(zhǔn)鋼以來，在壓鑄模具方面一直得到了廣泛使用。
為解決全球性環(huán)境問題和能源問題，對汽車人們更加追求低油耗和輕量化，鋁合金材料的汽車零部件得到大力推廣。由此，對壓鑄模具壽命等性能要求更高，為此，各種改良鋼相繼問世。
據(jù)調(diào)查，模具材料中Si的含量越低以及Mo的含量越高，其熱龜裂深度越淺，即耐熱龜裂性越好。
另外，增加含Mo量可提高淬透性和改善高溫強(qiáng)度，適用于要求壽命長以及承受高負(fù)荷的大型壓鑄模具。
近年，薄壁件的成形也采用真空壓鑄和各種組合件的一體化成形，造成模具復(fù)雜化、大型化，因而對模具材料的淬透性也有了更高的要求。另外，為提高成形效率，有通過強(qiáng)化模具內(nèi)部冷卻而力求縮短成型周期的趨勢，因此，冷卻水孔增多且與模具表面的距離縮小，這就需要韌性更高的材料。因此，高性能高可靠性的模具材料越發(fā)顯得重要。敝司為應(yīng)對市場需求，開發(fā)并推出DHA-WORLD、DH31-EX等通過提高淬透性來改善大型模具心部韌性的鋼種，并已作為北美壓鑄協(xié)會(huì)（NADCA，Noreth American Die Cast Associaton）標(biāo)準(zhǔn)的推薦鋼種得到登記。
DH31-EX屬于NADCA(北美壓鑄協(xié)會(huì))的壓鑄推薦鋼種的C分類。是通過成分調(diào)整，并實(shí)施了重熔精煉，其淬透性、韌性以及高溫強(qiáng)度均比DHA-WORLD更高，適用于制作大型模具。在制作同樣的模具時(shí)，由于高溫強(qiáng)度高，相比DHA-WORLD制作的同樣的模具，熱龜裂發(fā)生更晚。而且，由于韌性更高，可以保持相同韌性前提下更進(jìn)一步提高模具硬度，達(dá)到更高的耐熱龜裂效果。
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