关于铝合金压铸件欠铸原因分析与改善措施

关于铝合金压铸件欠铸原因分析与改善措施

简世劲

湛江德利车辆部件有限公司，广东湛江，524000

摘要：压力铸造有着高速度、高压力的特点，瞬间将铝液推进模具型腔内高压成型，填充时间非常短，容易产生各种压铸缺陷，本文介绍了压铸件欠铸产生的原因和主要影响因素，针对不同因素提出了查找问题的思路、对策以及具体采取的措施

关键词：铝合金 压铸件 高压成型 欠铸

  引言：压铸件欠铸的特征是铝合金液未充满模具型腔，铸件上出现填充不完整的部位，多出现于铸件末端或狭窄深腔处。压铸件欠铸缺陷直接影响着产品的外观和强度，是一种严重度比较高的缺陷，也是亟待改善的。压铸生产最重要的四个要素是铝合金原材料、模具、设备以及压铸工艺，针对压铸件出现欠铸的原因,从铝合金原材料、模具、设备、压铸工艺参数四个方面进行分析, 结合多年的压铸生产实践经验，提出了相应的解决措施,有效的降低了欠铸不良率。

1、铝合金原材料因素

1.1原材料配比熔化

  为了正常消耗废品以及料饼等旧料，需使用新料和旧料按一定比例进行配比熔化，通常情况下建议旧料比例不超过50%，并需对熔化后的铝液进行除渣、除气后再转运使用，可以使用K模对铝液含渣量进行确认。

2.2铝液的温度

铝液温度过高容易造成铝液氧化形成氧化皮，温度过低铝液填充流动性差，正常情况下铝液温度需保持在640-660°C。

2、模具影响因素

2.1模具漏水

  压铸是一个高速度、高压力、高温度的生产过程，模具在使用过程中承受着巨大压力，再加上喷涂时冷热交替，模具容易出现裂纹，当突发局部欠铸时，模具对应欠铸部位有很大可能是出现了模具渗水，但机下试水检查时，微小的裂纹有可能是无法检查出来的，必须压铸机上连续生产，将模具温度提高后，再配合渗透剂进行检查，这时往往就很容易发现了。除了模具内部需要进行确认外，模具上是水管接头也是需要确认的，当接头发生漏水时，水流也有可能进入到模具内部。

2.2模具排气不顺畅

  由于压铸生产的速度较高，排气量比较小时，模具型腔内的气体无法及时排出，型腔内的压力比较大，从而造成局部位置无法填充完整，可以通过增设溢流槽和排气道，深凹腔处可采用顶杆间隙或型芯间隙排气，该部位原有型芯的情况下，可以减短其配合段长度（保留约10mm），并在配合段上增加排气扁面（扁面约为0.04-0.05mm），型芯配合段后面增加避空段，比配合段单边小0.5mm，型芯端面处再适当增加排气位置即可，若模具该部位无型芯的情况下，可在加工部位增加工艺镶件，在镶件上按上述要求增加排气扁面，另外排气块可选用铍铜材料，该材料导热性能较好，可适当增加排气块的间隙从而实现加大排气量。                                                                                                             

2.3生产过程中排气块堵塞

  排气块堵塞分两种情况，一是铝液填充过程中形成的排气块粘在模具上，一般都是粘在静模侧，这就需要加大模具动模侧排气块的包紧力或增加加强筋，将铝液填充形成的排气块带至动模侧，产品顶出时一同顶出，带离模具，二是脱模剂、铝渣灰汇集在模具排气块末端处，将模具排气块末端的排气通道堵塞，这种情况需要定期对模具排气块进行清理。生产时可以站在压铸机旁，观察模具排气块部位有没有冒出白色烟雾，进行判断模具排气块有没有堵塞，正常情况下是可以观察到冒白烟排出。

2.4模具温度低

  可使用热成像仪或模温枪对模具温度进行检查，若存在温度低的情况，则对模具该部位冷却水或喷涂进行调整，模具温度偏低，铝液在填充过程中快速凝固、流动性差，需确保模具温度保持平衡。

3、设备影响因素

3.1冲头或熔杯部位漏水

  冲头漏水部位一般为冲头与压射杆连接处，该处若漏水，在生产过程中，冲头进入到熔杯内一定时间后才会复位至原位，在这期间，漏出来的水停留在熔杯内，当下一模铝液倒入到熔杯时铝液与水发生反应产生大量气体被推进模具型芯从而产生欠铸，该因素甚至有爆炸风险，需要及时处理漏水才能继续生产。

3.2生产过程中冲头发卡

  发卡存在三种情况，一是冲头或熔杯或浇口套没有通冷却水，这三者受热后热胀，配合间隙过小，容易发卡，二是三者磨损，配合间隙过大，造成浇口套或熔杯内壁布满铝渣，冲头前进过程中受力发卡，三是三者不同轴，冲头前进阻力大。通过观察冲头回程时是否带出薄铝片或者观察压铸件料饼1处是否形成整圈薄铝片凸起2（如图2所示），如果带有凸起则证明两者间隙过大。另外可通过观察生产过程中的冲头是否有明显卡顿以及异响或观察压铸机压力曲线是否存在明显波动来检证三者同轴度是否存在异常。另外，模具的浇口套、熔杯与冲头这三者中，冲头的制造成本相对来说是偏低的，同时也是最容易更换的，因此在设计制造时，可有意地制造将浇口套、熔杯的硬度大于冲头，因此当出现上述情况时，优先考虑冲头磨损，更换冲头，如果还是无法解决，再检查浇口套与熔杯。

图2 薄铝片凸起

3.3快压射以及增压刻度盘是不回零

刻度盘不回零有可能设定刻度盘圈数比理论圈数小，造成压射速度、压力偏低，超出预先设定参数范围，这需要定期进行检查，也是最容易忽略的影响因素。

3.4压铸机储气罐串油

  生产过程中，由于活塞密封性能影响，液压油罐内的液压油串到储气罐内，这将影响压铸机的正常性能，将储气罐开关阀门打开，把串到储气罐内液压油排出，将储气罐液压油排出后，需检查氮气压力是否在工艺范围内。

3.5喷涂头是否存在堵塞或滴水情况

喷涂头出现堵塞情况时，压缩空气流量小，无法将喷洒在模具内的脱模剂完全吹干，或喷涂头滴水时，在吹气的同时压缩气将滴出来的水分分散至模具内，这种情况也是无法将模具内水分给吹干的，需已堵塞部位或滴水部位进行修理或更换新的喷涂头再重新生产。

4、工艺参数影响因素

4.1压缩空气湿度以及压力

  缩空气湿度大或压力过小时，无法将模具内水分吹干，最简单快捷的方式就是使用压缩空气对着干纸巾进行吹气，观察纸巾有没有明显湿润，也可以通过安装湿度计进行监控，或定期打开储气罐底部查看是否存在积水，而压力过小问题最简单的做法就是提高来气气压，当来气气压无法提高时，则需在压铸机边增加增加泵来改善。

4.2工艺参数中的①高速起点以及高速速度②熔杯充满度等

  按理论算，冲头慢速将铝液推动至内浇口处再启动高速，高速起点可计算出来后使用压铸机的模拟功能进行验证，在压铸机工艺面板上填上起点位置，冲头将铝液推动至设定位置即时停止，可直观的看到高速起点是不是在合适范围内。熔杯充满度过小，铝液被推动的过程中容易翻转，造成裹气，从而产生欠铸。

4.3冲头颗粒投放参数

冲头颗粒是压铸生产的必需品，起到润滑冲头的作用，但其燃烧时会产生大量气体，因此需要控制其用量，可以通过观察生产出来产品料饼是否发黑判断冲头颗粒是否过量。                      

5 结语

  （1）介绍了压铸件欠铸缺陷形成机理，由于压铸生产关联了较多因素，每个因素失效都有可能导致压铸件产生欠铸。

（2）针对铝合金原材料、模具、设备以及压铸工艺四大方面因素进行分析，指出每个因素可能存在的失效模式，结合多年的压铸生产实践经验，针对失效模式给出相对应的对策，有效降低压铸件欠铸不良废品率。

参考文献:

[1] 马晓录、李海平  压铸工艺与模具设计【M】 北京 机械工业出版社 2007

[2] 文根保、熊利军、许赟和  现代压铸模优化设计及案例解析【M】  北京  化学工业出版社  2022

[3] 卢宏远 董显明 王峰  压铸技术与生产【M】  北京  机械工业出版社  2008