压铸行业今后的发展和研究方向以及压铸模具用钢的发展动态

随着汽车、摩托车、家用电器、计算机等工业的发展，对高精度的有色金属压铸件的需求量越来越大。以下是无锡瀚超技术中心对压铸行业的发展和研究方向以及压铸模具用钢的发展动态进行分析总结。

压铸行业的发展和研究方向：
北美压铸协会(NADCA) 在年会上提出压铸行业今后要解决以下四个方面的问题：
⒈改善压铸件的可靠性：市场预测指出，铝结构压铸件的需求会在今后有大幅度提高。因此，提高压铸件质量的可靠性是十分迫切的。在生产时必须控制压铸件的缺陷与气体含量，而且要有很好的重复性和稳定性。这需要研究浇口与排气道的设计与效果，研究模具抽气的方法与效果。在生产工艺上，引进挤压铸造技术原理生产压铸件。NADCA计划开展一个新的研究课题，使用卧式压铸机生产高质量的挤压铸件，以满足市场需求。
⒉改善合金质量：金属熔体中的杂质，如氧化物夹杂，不仅恶化压铸件的性能，也影响其铸造性。加强关于杂质对压铸件性能和对合金铸造工艺性影响的研究，在此基础上提出一个合金清洁度标准。该标准将根据压铸件的机械性能和合金所需的铸造性能，确定熔体应达到的清洁度水平。同时，由于压铸过程中金属高速凝固，变质处理能否象在其它铸造中起到提高铸件的机械性能的作用，这也需要进行研究。
⒊改善模具寿命：提高模具寿命历来是压铸工作者不断追求的目标。有三个途径：一是改进H13钢的热处理工艺，充分利用其优良性能；二是发展优质钢，研究性能更好的能代替H13的优质钢材；三是发明各种永久或半永久涂层，提高型腔表面抗热裂性和抗液态合金浸蚀的能力，尤其是在热压室压铸机的升液管上的涂层的研究，将有可能导致利用热室压铸机生产铝合金压铸件。
⒋利用工艺模拟提高首件成功率：计算机模拟技术大量用于模具CAD上。主要研究压铸模型腔内金属的流动形态，以达到充填时无气体卷入和尽量少的铸造缺陷。在最佳模具设计和压铸工艺配合下，达到首件压铸成功，无需再对模具及工艺的修改。
目前，由于高温高压，模具的变形与弯曲时时发生,这会导致压铸件的尺寸变化，但这些变化时常难于预测，因此，对压铸过程中模具变形的计算与模拟是值得研究的一个课题。该课题的成功将进一步减少压铸件的变形和飞边，大幅度提高模具寿命。
以上几方面的问题，也是我国压铸工作者应研究和解决的。

压铸模具用钢的发展：
无锡市瀚超特殊钢有限公司一直致力于压铸模具失效分析研究，专业销售高性能、高性价比压铸模具钢：Dievar、QRO 90 Supreme、Orvar Supreme、1.2344、1.2367、DHA1、DH31-S、DH31-EX、DHA-WORLD、DAC、DAC40、HD钢、国产铜合金压铸专用钢Y4、国产铝合金压铸专用钢Y10等，提供压铸模具寿命解决方案“一站式”服务。用于压铸模型腔的材料主要有以下三种系列的模具钢材：
⒈W系热作模具钢：3Cr2W8V钢是传统的热作模具钢，使用温度可达650℃，但由于导热性较差，冷热疲劳性差，在国外已被铬系和钼系热作钢代替。在国内，仍有不少厂继续使用它，这除了长期使用的习惯外，也与它自身的优点（良好的锻造性，来源广。）分不开的。近年来广泛使用的水基涂料促进了裂纹发生，国内外一些专家认为除了W含量高对其裂纹有影响外，C量较高(0.30%~0.40%) 也是一个因素。因此美、英、日都倾向下降碳量在0.25%~0.35%之间。国外仍有很多工厂用此钢材压铸铜合金件。
⒉Cr系热作模具钢：该系列钢种典型牌号为H13，我国4Cr5MoSiV1为国标。在使用温度不超过600℃时，可代替3Cr2W8V，使用温度低于W系，不适用于压铸铜合金件。这种钢材截面尺寸效应大，当截面超过120mm以后，心部韧性显著下降。同时，这种钢热膨胀系数仍较大，导热系数不高，容易产生热疲劳裂纹。国外加强了对这种模具钢的研究，推荐采用优质H13，这种钢材的成分与理论值更接近，在熔炼方式上不采用我国主要使用的ERS(电渣重熔)法，而使用VAR(真空电弧重熔)法，这样可以达到最低的硫量(< 0.003%)、最低的非金属夹杂和氧化物。晶粒细小均匀，无大块碳化物集聚。瑞典ASSAB公司8407热作模具钢即为这种钢材，一些工厂通过与国产H13钢材的使用，证明ASSAB 8407这种钢材可大幅度提高模具寿命。
⒊Ni、Co系热作模具钢：这种钢材的化学成分重要的特点是含碳小于0101 % ,Ni 和Co 的含量较高,加入适量的Mo和少量的Ti。美国的Crucible Materials公司生产的Crucible Marlok就是这样一种马氏体时效钢。典型成分为Ni：18%，Mo：5%，Co：11%，Ti：0.3%，C：<0.01%，S：<0.003%，采用真空氧化脱碳法(VOD)生产。它的特点是：⑴、硬化在AC 温度线下完成,属弥散强化过程。无论多厚,全截面均为马氏体组织；⑵、由于不是奥氏体冷却相变,所以变形最小,可以省去精加工后的热处理；⑶、其热强度韧性和延展性,是H13 的两倍,可显著减少热裂；⑷、模具表面很少发生熔接或冲蚀,易抛光。这种钢材的缺点是价格高，约为H13 的4.2倍。但由于模具加工过程中热处理简单和热处理后模腔的修正被取消，节约了加工成本，在长期工作中，模具无需维修保养，也使成本下降，加之模具的寿命为H13模具的3至4倍，故实际使用的成本下降。据介绍，某轮椅踏板模具原用H13仅为7万次，采用这种材料后为23万次，加上加工费下降，实际每件铸件成本由原来的5美分下降到2美分。由于Co元素较少且贵，近来在以上成分的基础上发明了少Co和无Co的材料，Ni和Mo的量没有变化，Ti的含量有所提高，但材料的性能和使用特点基本保持不变。
⒋W基合金：对特殊型芯，国外有采用W基合金的。W占90%以上，其余为Ni、Fe和Mo，与H13 相比，它具有三至四倍的导热性和三分之一的膨胀率，非常适用于无法用水冷却的小镶块和型芯。使用前无需热处理，硬度仅为HRC30。典型牌号为Anvilloy 1150，其使用寿命为H13的五倍。但该材料成本太高，约10倍于H13。
⒌新型压铸模具钢：HD(4Cr3Mo2NiVNb)、GR(4Cr3Mo3W4VNb)、D.Casking、Y4(4Cr3Mo2MnVNbB)、Y10(4Cr5Mo2MnVSi)、ER8(4Cr3Mo2MnVB)、高级H13(4Cr5MoSiV1A)等是我国近几年自主研发的新型高性能压铸模具钢。

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资料来源：无锡市瀚超特殊钢有限公司合金模具钢营业部
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