压铸领域近年来处于行业蓬勃发展和新技术革新的阶段，特别是随着一体化压铸的发展，压铸模具的设计和制造成为了备受关注的核心技术壁垒。金属3D打印技术基于在随形水路/油路制造方面的优势，能够更加有效地控制和平衡大型模具的温度，已经引起了行业客户的广泛关注，并取得了头部客户的量产模应用，创造出了惊人的经济价值。

3D打印压铸分流锥，可大幅提高生产节拍

在模具尺寸越来越大、产品设计日益复杂、新兴技术如3D打印不断应用渗透的情况下，压铸模具在选材方面必然会面临一些新的变化，以便更好地适应大型压铸模具的应用特点，同时匹配新的工艺。

了解压铸模具如何选材，首先需要了解压铸模具有哪些失效形式，在哪些性能方面对模具材料有特殊的要求。

对于铝合金压铸，最常见的失效方式是热疲劳失效。在压铸过程中，由于模具受到熔融金属液冲击、开模冷却、脱模剂喷洒等反复的激热激冷，在热应力的交变循环下，产生表面龟裂纹。当龟裂纹达到深层时，则可能会导致修复时尺寸超差。并且龟裂纹为裂纹后续的扩展提供了条件，长时间后会加速模具的开裂失效，导致模具直接报废。因此材料的热疲劳性能至关重要。

压铸模具表面发生龟裂，长时间会导致模具失效

其次是模具的侵蚀和腐蚀。这种情况与铝液的合金成分、模具材料的合金成分、模具结构和表面状态有关。高温高压的铝液与模具表面接触后，发生物理冲刷和化学作用，铁原子与铝液发生置换反应生成脆性大的铁铝中间相，在压铸过程中形成点蚀坑，长时间冲刷导致点蚀坑增大，造成模具表面被侵蚀或腐蚀。因此，在选材时需要特别关注模具材料的抗铝熔损性能。

压铸模具表面发生粘模

常见的失效形式还有脆性开裂。当模具承受的负载过大或集中时，模具材料的韧性不足，此时局部的应力集中会导致模具脆性开裂。

另外，由于压铸模具的使用工况主要是在高温下，因此当模具材料的抗回火性能不足时，高温强度损失过多，可能发生模具分型面塌陷。

由此可见，压铸模具的工况异常恶劣，特别是对于与金属液直接接触的型腔、浇道等部件，需要满足“四高一低”的特性：高的耐热性（抗回火）、高的耐磨性（硬度）、高的韧性、高的导热性，低的铝液亲和性。对于大型压铸模具，韧性的优先级高于硬度，当韧性和硬度无法兼得时，往往需要更好的韧性防止开裂，此时硬度要求可适当降低。如何在保证韧性的前提下不损失硬度，是大型压铸模具材料需要关注的。此外，在应用3D打印技术时，由于有随形水路的优势，模具的冷却效率已经得到了很大的提高，对材料导热的要求可以放宽。因此，在综合考虑使用工况和材料成本的情况下，最合适作为3D打印压铸模具的材料应该具有高的抗回火能力和高温性能、高的材料韧性，低的铝液亲和性、较高的耐磨性，适当的导热性。

目前国内常用的压铸模具材料有3Cr2W8V、4Cr5MoSiV（H11）、4Cr5MoSiV1（H13）、马氏体时效钢等等，在上述性能上都有各自的优势，其中以H13应用最为广泛。但3D打印这种成型工艺是非平衡凝固过程，与传统的合金冶炼有本质不同。因此在选择模具材料上，必须考虑到打印工艺的适用性。像传统的H13、H11类模具材料，很难完全适配打印工艺，容易产生打印微裂纹、宏观开裂等问题，限制了打印模具的尺寸和大规模应用。而像常见的3D打印材料，则不完全适用于压铸。例如目前在压铸中已经得到部分应用的模具材料1.2709（18Ni300），热熔损性能和耐磨性都较差，其在高压压铸模上的使用寿命仅约0.3-2W模次，难以完全满足大型压铸的要求。因此，专门针对压铸模具使用特点而设计的3D打印专用材料，一定会是行业客户更好的选择，对于3D打印技术的在压铸上的应用推广具有重要意义。