如何設(shè)計一個優(yōu)秀的鋅合金壓鑄模具

在經(jīng)濟(jì)與環(huán)境壓力的大背景下，壓鑄廠體會到了激烈的國際競爭壓力。從世界壓鑄領(lǐng)域的對比可以清晰的看到，歐州壓鑄工業(yè)在鋅合金壓鑄件設(shè)備技術(shù)現(xiàn)代化以及工藝的理解方面具有引領(lǐng)地位。而日本的壓鑄工業(yè)在生產(chǎn)效率，壓鑄模具造型、壓鑄工藝控制和調(diào)節(jié)系統(tǒng)方面處于領(lǐng)先地位。壓鑄模具可通過改進(jìn)參數(shù)和循環(huán)時間使之更加優(yōu)秀。

一、 整體優(yōu)化                              

1、縮短壓鑄循環(huán)時間

2、提高壓鑄模具使用壽命

3、降低廢品率

4、減少能耗及輔助材料的使用

5、減少排放

首先要對循環(huán)時間和使用壽命詳細(xì)研究，因為由此可獲取最大潛能：循環(huán)時間是由許多工藝步驟組成。對模具的冷卻和噴涂時間調(diào)整使熱量散發(fā)加快，具有最高的優(yōu)化潛能。壓鑄模具的鎖模與開模時間受到壓鑄機(jī)機(jī)限制，這樣的機(jī)械由于磨損及經(jīng)濟(jì)原因又不能加速。其中壓射時間很短處于次要地位。

壓鑄模具的工作壽命主要受到疲勞裂紋限制。主要由熱力學(xué)應(yīng)力，該應(yīng)力為了提高工作壽命必須減少，或者提高材料強(qiáng)度和韌性。

1、熱平衡處理方案；

2、材料；

3、結(jié)構(gòu)和壓鑄技術(shù)設(shè)計；

4、壓鑄和機(jī)械參數(shù)；

5、維修保養(yǎng)方案；

6、加工；

熱平衡處理方案，材料以及結(jié)構(gòu)和壓鑄技術(shù)設(shè)計，與優(yōu)化目標(biāo)有著緊密的相互作用。其意義較大。熱平衡處理方案影響著所有優(yōu)化范圍，通過優(yōu)化熱平衡處理方案，就有可能將更多的熱量從壓鑄模具散發(fā)出去。從而減少冷卻，噴涂時間以及熱力學(xué)載荷。這不僅縮短循環(huán)時間，同時也會提高壓鑄模具工作壽命。熱平衡處理方案是所有研究的重點(diǎn)。

材料熱處理對幾個優(yōu)化范圍有影響，通過提高導(dǎo)熱能力，循環(huán)時間和熱力學(xué)載荷會減少。由于強(qiáng)度和韌性的改善，又能使工作壽命提高。

結(jié)構(gòu)和壓鑄技術(shù)對優(yōu)化范圍影響較少，壓鑄模具內(nèi)熱應(yīng)力減少，其工作壽命提高。

二、 作業(yè)范圍的分析：

1、 熱平衡處理方案

改善熱平衡處理方案，應(yīng)該縮短冷卻和噴灑時間，降低循環(huán)時間。噴涂時間的縮短使壓鑄模具熱力學(xué)載荷減少，脫模劑及噴涂使用量下降及噪音和排放的減少。

目 前，是在模具內(nèi)設(shè)置冷卻通路。在所選擇的范圍設(shè)置如分配器孔等裝置，一個或兩個螺旋芯，用于對恒溫處理介質(zhì)的導(dǎo)向。除了這些普通的恒溫處理，還要有專門的結(jié)構(gòu)：

1、點(diǎn)噴射——冷卻；

2、以CO2進(jìn)行冷卻；

3、導(dǎo)熱管；

4、在熱平衡處理通道內(nèi)的插入件；

5、由其他材料加工的襯套；

作為工業(yè)使用為人熟知，用于加工在輪廓近處裝有恒溫處理的模具工藝技術(shù)，可通過供選擇的如下方案：進(jìn)行研究

1、激光—燒結(jié)；

2、金屬板接縫；

3、安裝模塊；

4、修改壓鑄模具；

5、噴射金屬；

2、熱平衡

對于熱平衡，要研究熱循環(huán)，每個循環(huán)對平衡空間輸入的熱量，在本身循環(huán)中再次散發(fā)，超過平衡極限所有熱流量的總數(shù)，對于此起始循環(huán)為零。

1、鋅合金壓鑄件的熱能變化及冷凝熱能變化量

2、噴涂介質(zhì)熱能變化

3、熱平衡介質(zhì)的熱能變化

4、與周圍的熱能量交換

壓鑄模具、機(jī)器及鋅合金壓鑄件的不同會得出不同的結(jié)論。當(dāng)鋅合金壓鑄件重量較大時，應(yīng)通過恒溫處理裝置輸入較小的熱能，另外，對環(huán)境的傳導(dǎo)熱能成份要降低，由噴涂介質(zhì)帶走的熱能成份會大大增加，可以認(rèn)為，當(dāng)鋅合金壓鑄件重量較高時，由噴涂帶走的熱能成分會增高。

2、提高熱平衡效率的方法

噴涂會導(dǎo)致壓鑄模具劇烈的熱能散發(fā)，隨之而來的是壓鑄模具熱力學(xué)載荷。材料的熱應(yīng)力結(jié)果是在表面出現(xiàn)熱疲勞裂紋，這樣的疲勞裂紋，由于噴涂時間縮短而減少，理想化的模具熱能應(yīng)從內(nèi)部熱平衡裝置帶走，而不是用外部的裝置將熱能帶走。

3、材料

材料及其特性優(yōu)化，有可能降低循環(huán)時間和提高使用壽命。

由于材料高的熱導(dǎo)能力可以縮短循環(huán)時間以及熱應(yīng)力的減少，提高壓鑄模具的使用壽命。由于機(jī)械性能的改善，阻礙裂紋的產(chǎn)生及增長，從而提高使用壽命。

在可重復(fù)性及相同工藝條件下，對不同材料的對比，通過對比評價對壓鑄工藝的適應(yīng)性，可以進(jìn)一步開發(fā)合乎工藝的高性能鋼材。

4、結(jié)構(gòu)與鑄造技術(shù)設(shè)計

改進(jìn)結(jié)構(gòu)及鑄造技術(shù)設(shè)計，由于熱力學(xué)機(jī)械載荷的減少，使得模具工作壽命增加。

在結(jié)構(gòu)與壓鑄技術(shù)方面的優(yōu)化范圍。對于壓鑄技術(shù)所提問題不應(yīng)更細(xì)研究，模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計是由其載荷來確定的。

為提高壓鑄工藝的經(jīng)濟(jì)性，制定了系統(tǒng)的整體研究，處理關(guān)鍵性的關(guān)系，同時確認(rèn)，熱平衡處理方案，材料以及結(jié)構(gòu)和壓鑄技術(shù)配置是主要的處理范圍，具有特別重要意義的是熱平稀處理方案，因為在循環(huán)時間，使用壽命及鋅合金壓鑄件特性之間存在極強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性。材料具有提高使用壽命的潛能，這主要是通過提高抗裂紋產(chǎn)生以及提高導(dǎo)熱能力降低循環(huán)時間來達(dá)到的。結(jié)構(gòu)和壓鑄技術(shù)配置（設(shè)計）表現(xiàn)有適度的相互作用效果。為了提高壓鑄的經(jīng)濟(jì)效益所認(rèn)可的潛能，應(yīng)通過合適的措施，使其成為有用的現(xiàn)實(shí)。