“空蝕”現(xiàn)象：是壓鑄產(chǎn)品的表面有“麻點(diǎn)”形成。

  空蝕的產(chǎn)生是澆道路徑的橫截面積有膨脹，從而導(dǎo)致鋁合金液體在澆道流動過程中壓力下降，在液體鋁合金內(nèi)部形成負(fù)壓的空洞。在壓鑄過程中以及增壓階段，負(fù)壓的“氣泡”在模具表面爆炸，把模具材料損壞，導(dǎo)致“麻點(diǎn)”的形成。缺陷的形成，可以是200－300模次。

  上圖中，側(cè)面主澆道橫截面積A＝825mm² ；分岔成B，E兩個分支澆道，其B＋E的澆道的橫截面積是1317mm² ；這樣，液體鋁合金在澆道流動的過程中壓力下降，其內(nèi)部形成負(fù)壓的空洞。E的分支澆道，又進(jìn)一步分支成C＋F；E的橫截面積是：750mm² ；C＋F橫截面積是：1032mm² ；液體鋁合金的壓力進(jìn)一步下降，其內(nèi)部產(chǎn)生負(fù)壓的空洞。

  左側(cè)圖片為掃描電子顯微鏡照片，其顯示模具材料的表面被空蝕的負(fù)壓氣泡爆破出的孔洞。右側(cè)圖片顯示：模具材料的表面處理工藝，即氮化處理加表面涂層處理無法阻止空蝕坑的形成。通常，模具材料的使用硬度是470HV，而涂層的硬度是2200HV；提高表面硬度，無法解決空蝕問題。唯一的解決方案是：修改澆道設(shè)計(jì)，按照設(shè)計(jì)原則進(jìn)行模具設(shè)計(jì)。

  左側(cè)圖片為產(chǎn)品動模側(cè)，圓圈部分為溶蝕部分。右側(cè)圖片為產(chǎn)品定模側(cè)，相應(yīng)左側(cè)圖片的背面，也有溶蝕發(fā)生。模具在生產(chǎn)300多模次產(chǎn)品后，內(nèi)澆口附近產(chǎn)生溶蝕以及空蝕。

  這個案例中，內(nèi)澆口部分的溶蝕是由于液體鋁合金在澆道流動的過程中，有橫截面積的膨脹。部分鋁合金液體，分散。由于內(nèi)澆口比較薄，先到達(dá)內(nèi)澆口的部分鋁合金液體，凝固并且封堵住局部澆口。這樣，內(nèi)澆口的有效面積縮小。導(dǎo)致，后續(xù)液體鋁合金在流經(jīng)過內(nèi)澆口時，有效面積急劇減少。這樣，局部的速度超出設(shè)定的內(nèi)澆口速度，導(dǎo)致溶蝕。改善方案：嚴(yán)格遵循澆道設(shè)計(jì)原則，避免澆口局部堵塞導(dǎo)致溶蝕。液體鋁合金能夠溶解約3.2％的鐵元素。而溶蝕的量與內(nèi)澆口速度的2.7次方成正比。局部澆口速度過高，導(dǎo)致內(nèi)澆口在幾百件產(chǎn)品出現(xiàn)溶蝕。

  大型壓鑄模具（3500噸），在生產(chǎn)3200件產(chǎn)品后，內(nèi)澆口附近的模具表面形成大量的熱疲勞裂紋，導(dǎo)致產(chǎn)品“粘模”。

  注意：如果模具材料韌性等有問題，那么凸臺的R角處應(yīng)當(dāng)有裂紋。

  模具材料硬度測量顯示，在澆道上模具材料的硬度是40－42HRC。而在非澆道處，硬度是46HRC。說明，液體鋁合金的溫度偏高。在流經(jīng)澆道處，溫度在630度左右。超過了模具的回火溫度600度。進(jìn)而說明，壓鑄鋁合金的溫度超常（太高了）。

  上圖案例所示為3000噸壓鑄設(shè)備的模具，冷卻水距離模具表面23mm。紅外成像儀測試，模具表面溫度溫度從275℃／169℃／120℃之間變化。裂紋的產(chǎn)生有幾點(diǎn)原因：1. 內(nèi)冷卻水道距離表面23mm。2. 模具開裂處是臺階的R角處，厚薄變化較大。110mm到280mm。熱處理殘留應(yīng)力集中處。3. 三角鑲塊的凹槽是放電加工出來。建議，在熱處理前加工出來，這樣應(yīng)力的分布會沿著模具外型，冷卻水道需要計(jì)算。

  通過使用圖表就可以查到冷卻水距離模具表面多遠(yuǎn)、所使用的冷卻水道直徑、冷卻水的流量等具體數(shù)據(jù)。通過查表，可以看到如果冷卻水道距離模具表面是47mm時，所帶走的熱功率是：80KJ/cm²/h；如果凸出的R是80mm，那么在曲線上修正后，查到模具冷卻水道距離模具表面距離是：35mm。

  如果冷卻水流量是6L/min，采用6mm直徑的水道，那么所帶走的熱量是400KJ/h。所需要冷卻水道的長度是：7500／400＝18cm，如果冷卻水流量不變，采用10mm直徑的冷卻水道，那么，水道長度是：13cm。

Excel 中為冷卻水道計(jì)算表

以缸體模具為例：

鑄件產(chǎn)品重量：22 KG

壓鑄循環(huán)時間：90 s

壓鑄合金：鋁合金

鑄件外表面積：5000 cm²

計(jì)算出來的總冷卻水道長度是：1230 cm；

冷卻水距離表面距離：29.9 mm－33.2 mm

熱量輸出：510637 KJ/h

冷卻水道每厘米長度帶走的熱量：415 KJ/h

冷卻水流量（6mm孔徑）：5.8 L/min

冷卻水流量（10mm孔徑）：2.3 L/min

以上是總的冷卻水道長度。溫度場設(shè)計(jì)過程中，需要把鑄件分解。按照壁厚以及所接觸的模具表面積來計(jì)算某個分解部分的冷卻水道距離模具表面的距離、水流量、水道的孔徑。

  縱然模具材料與熱處理有良好的工藝以及質(zhì)量控制，但是模具還是會有問題。其原因是很多模具的溫度場沒有進(jìn)行計(jì)算。冷卻水距離表面距離多近？點(diǎn)冷的模具尤其如此。

  如圖所示，通訊壓鑄基站殼體產(chǎn)品、R角是90度。模具在生產(chǎn)1000件產(chǎn)品后、出現(xiàn)裂紋。當(dāng)模具材料的R角從1.5mm下降到0.5mm的時候，模具材料的沖擊韌性從22J下降到16J。而如果R下降到0.25mm，模具材料韌性下降到8J。壓鑄模具由于在高溫下生產(chǎn)，建議模具型腔的R角控制在2.5mm以上。注意：R角部分不可以有額外的刀痕。

  水基脫模劑的噴涂會影響模具壽命。圖示的模具在生產(chǎn)6萬件產(chǎn)品后，鑄件產(chǎn)品壁厚處有比較嚴(yán)重的熱疲勞裂紋。而壁薄處，無任何熱疲勞裂紋。需要考慮局部的水基脫模劑噴涂量，噴涂角度，以及計(jì)算脫模劑帶走的熱量。1cm³的水基脫模劑能夠帶走2600J的熱量。如果，1cm³的鋁合金從液態(tài)到凝固的熱量都是由脫模劑的噴涂所帶走，那么所需要的脫模劑噴涂量是0.7cm³。具體的，還需要根據(jù)產(chǎn)品形狀計(jì)算脫模劑噴涂量。