一体化压铸模具钢性能特点与使用寿命提升策略分析

一体化压铸模具钢性能特点

一体化压铸模具钢是为一体化压铸技术而专门设计的钢材，它需要具备以下这些性能特点：

高强度，韧性良好；热稳定性优异；耐磨性良好；导热性良好；具有抗腐蚀性；加工性能良好；成本效益较高。

一体化压铸模具的使用寿命

目前市面上一体化压铸模具的使用寿命大约为 5 万。新能源汽车的批量通常很大，动辄几十万甚至上百万。由于新能源汽车的这种大批量生产情况，所以大家普遍希望能够将一体化压铸模具的使用寿命提升到 10 万。

一体化压铸模具钢的使用寿命主要因素为模具设计和模具钢选材

一体化压铸模具钢的使用寿命与诸多因素紧密相关，其中包括模具材料的选择、模具零件的分类、模具钢的材质、热作性能、制造和热处理工艺，还有使用条件和维护等。合适的模具材料的选择、制造工艺和热处理工艺的优化、模具的合理使用与维护，都能够对一体化压铸模具钢的使用寿命起到有效延长的作用。

压铸模具用钢是影响压铸模具寿命的主要因素。

压铸模具的制造难点之一在于模具原材料的选取

模具内部需注入熔融浆料，成型后进行冷却。在这个过程中，型腔会与高温金属直接接触，反复经受激冷激热，工况十分恶劣。所以，提高模具寿命是成本控制的关键。除了通过合理设计来提升使用寿命外，模具原材料的选取与创新也至关重要。在材料方面，需要具备较高的高热稳定性、高温强度、耐磨性、韧性和导热性等性能。提升使用寿命的具体方式如下：其一，去除钢中的气体以及其他非金属元素，以此来提高纯净度，例如把钢的硫元素含量控制在 0.003%以下，这样模具寿命能提升 1.3 倍；其二，降低 Mn、Si、Cr 等合金元素的含量，以降低钢的偏析。模具存在短板效应，若某个方向的性能偏低，就会对整体寿命产生影响，所以能够提高等向性和均匀性。

随着压铸模具的大型化以及精密程度的提高，上述难点会随之增加。模具的精密度提升了，热平衡设计就会变得更复杂，机械加工的难度也会更高，脱模设计需要考虑的因素增多，技术难度也就更大了。模具的大型化使得热平衡的范围增大，对材料的要求也更高了，比如要求材料具有等向型、均匀性和纯净程度。

热作模具钢：压铸关键耗材，静待国产替代

模具钢被称为“工业之母”，它的质量会对制造业加工工艺的质量、产品的精度以及生产成本产生直接影响。随着下游整体进行升级，并且装备技术得到提升，对模具材料的质量以及规格的定制化需求变得更为突出。压铸模会频繁与炽热金属相接触，这就要求压铸模具材料具备良好的可锻性、切削性、耐磨性以及耐蚀性，并且在高温环境下要拥有较高的红硬性、高温强度、抗回火稳定性和冲击韧度。具体而言，压铸模具对于模具的性能方面的要求主要有以下这些：

压铸模具需具备良好的热疲劳抗力。压铸模具的表面会反复经历高温加热与冷却的过程，随之不断地膨胀和收缩，进而产生交变热应力。当此应力超过模具材料的弹性极限时，就会出现反复的塑性变形，从而引发热疲劳。模具表面长时间遭受熔融金属的腐蚀与氧化，会逐渐产生微细裂纹，进而出现早期龟裂。在大多数情况下，热疲劳是决定压铸模具寿命的最重要因素。

压铸模用钢在高温环境下需具备充足的强度、硬度、韧性、塑性以及耐热性能。铝合金压铸模具在熔融金属注入时，会遭受到高温、高压和热应力的作用，容易出现变形的情况，甚至会发生开裂。所以，模具钢在工作温度下应该拥有足够的高温强度与韧度，并且要有较高的硬度和耐热性能。

压铸模具需要具备良好的抗熔融金属损伤的能力。一体化压铸时代已经到来，这使得对压铸机的要求逐渐朝着大型化的方向发展，同时压铸压力也在不断增大，从之前的低压 20-30MPa 提升到了高压 150-500MPa。高温高压浇铸会产生明显的熔融损伤。所以，模具材料需要有较大的高温强度，对熔融金属的亲和力要较小。同时，模具表面粗糙度要小，还需要附有适当的氧化膜、氮化层等保护层，并且不能存在脱碳层。

模具钢具有优质的性能，这使得它在一体压铸产业中成为不可或缺的材料。目前，较为主流的模具钢是 H13 型（热作模具钢）。

目前，我国高端产品对进口模具钢的依赖程度依然较高。我国模具钢每年的净进口总量大概为 10 万吨。在这 10 万吨中，精品模具钢占据了国内模具钢高端市场份额的 60%。进口来源主要有以下这些：日本的大同，日本的日立，德国的 Schmiedewerke Gröditz GmbH（葛利兹钢厂），瑞典的 ASSAB Group（一胜百集团），美国的芬可乐等。进口模具钢价格比国内同类产品价格高很多，通常高出 3 至 6 倍。然而，高端产品在很大程度上仍依赖进口模具钢。这是因为国外模具钢的品质有着独特之处，主要表现在纯净方面，其纯净度较高；在均匀性上表现良好，均匀度佳；组织细小，组织的精细度高；尺寸精确，尺寸的精准度高。

一体化压铸技术被提出之后，各大车企给予了高度关注，新势力也给予了高度关注，压铸件厂商给予了高度关注，模具厂商给予了高度关注，压铸机厂商给予了高度关注，周边配套企业也给予了高度关注，并且都积极跟进这一技术的发展。这显示出模具钢在推动整个汽车行业技术进步和创新方面发挥了重要作用。

国产高端模具钢：百胜特钢提前入局，静待花开

百胜特钢或许是国内仅有的拥有自身炼钢厂，并且只专门生产热作模具钢，实行自产自销的模具钢企业。历经十年的市场检验，如今在压铸行业已获得广泛赞誉。尤其值得一提的是它所做出的承诺：

与任何进口模具钢品牌进行比较，我们的性能不会比对方差，我们的寿命也不会比对方短！否则，我们将双倍赔偿！

在一体成型压铸模具钢这个领域，百胜特钢的数据表现极为出色。国内某汽车主机厂因其优异的性能，将其选为进口替代的一体化压铸模具钢。据悉，为了满足市场一体成型压铸领域对大规格模具钢的需求，百胜特钢推出了高品质模具钢，这种模具钢的厚度可达 700mm，长度在 2000mm 以上，能够完全满足目前绝大部分一体化压铸的需求。