“空蝕”現(xiàn)象：是壓鑄產(chǎn)品的表面有“麻點”形成。

  空蝕的產(chǎn)生是澆道路徑的橫截面積有膨脹，從而導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)部形成負壓的空洞。在壓鑄過程中以及增壓階段，負壓的“氣泡”在模具表面爆炸，把模具材料損壞，導致“麻點”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)部形成負壓的空洞。E的分支澆道，又進一步分支成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一步下降，其內(nèi)部產(chǎn)生負壓的空洞。

  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：修改澆道設計，按照設計原則進行模具設計。

  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，局部的速度超出設定的內(nèi)澆口速度，導致溶蝕。改善方案：嚴格遵循澆道設計原則，避免澆口局部堵塞導致溶蝕。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角處應當有裂紋。

  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，這樣應力的分布會沿著模具外型，冷卻水道需要計算。

  通過使用圖表就可以查到冷卻水距離模具表面多遠、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。溫度場設計過程中，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行計算。冷卻水距離表面距離多近？點冷的模具尤其如此。

  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)品形狀計算脫模劑噴涂量。