壓射參數(shù)對鑄件產(chǎn)品質(zhì)量的影響

勾建勇

江蘇嶸泰工業(yè)股份有限公司 江蘇揚(yáng)州 225200

1 序言

壓射參數(shù)是壓鑄成形的關(guān)鍵條件，也是影響鑄件質(zhì)量的重要因素，普通三級壓射[1]壓鑄機(jī)的關(guān)鍵壓射參數(shù)主要包括以下幾項(xiàng)。

1）低速的穩(wěn)定性。

2）最高速度。

3）高速行程。

4）高速加速行程。

5）增壓壓力的建立時(shí)間。

對壓射參數(shù)的合理匹配，可以為壓鑄過程提供更寬泛的工藝窗口，以下結(jié)合具體產(chǎn)品的質(zhì)量改善事例，就壓射參數(shù)對產(chǎn)品質(zhì)量的影響作簡要介紹。

2 液晶顯示器鋁合金支架的質(zhì)量改善

電腦液晶顯示器底部支架（見圖1），產(chǎn)品長度600mm，圓弧頂部產(chǎn)品寬度尺寸280mm，產(chǎn)品投影面積為940cm2，重量1.8kg，澆注重量2.9kg，最薄壁厚2.0mm，平均壁厚3.0mm，材質(zhì)為ADC12。

圖1 液晶顯示器托架壓鑄

該產(chǎn)品表面做環(huán)氧樹脂噴粉處理，因?qū)儆谕庥^件，對表面質(zhì)量要求很高，不允許有冷隔、流痕等鑄造缺陷，且不允許做表面修補(bǔ)處理[2]。

產(chǎn)品原模具工藝方案是在圖1中g(shù)1～g10處共開設(shè)10處內(nèi)澆口，選用壓室直徑90mm，充滿度32%，模具設(shè)計(jì)在500t壓鑄機(jī)上生產(chǎn)，試制過程中產(chǎn)品表面冷隔缺陷嚴(yán)重。

通過對高速行程進(jìn)行調(diào)整反復(fù)試驗(yàn)，當(dāng)高速行程長時(shí)，B區(qū)域能滿足要求，但A區(qū)缺陷嚴(yán)重。 當(dāng)高速行程調(diào)短時(shí)，產(chǎn)品整個(gè)表面均存在冷隔，尤其在近澆口B區(qū)域冷隔嚴(yán)重，并且在內(nèi)澆口部存在冷隔與夾雜[3]，導(dǎo)致產(chǎn)品澆道去除時(shí)內(nèi)澆口缺肉，試制產(chǎn)品合格率不足50%，導(dǎo)致產(chǎn)品不能正常交付。

經(jīng)對產(chǎn)品缺陷進(jìn)行綜合分析，確認(rèn)主要由以下原因造成。

1）該產(chǎn)品屬于薄壁平板類產(chǎn)品，要求好的外觀質(zhì)量，無耐滲漏要求，適合采用相對較高的充型速度，提高充型能量，縮短金屬液充型時(shí)間。

2）該產(chǎn)品寬度相對較窄，金屬液充型距離短，若滿足產(chǎn)品成形良好要求，并解決內(nèi)澆口處“缺肉”的現(xiàn)象，則宜在金屬液即將到達(dá)內(nèi)澆口時(shí)啟動高速，并快速達(dá)到需要的高速度。若啟動高速過早，則A區(qū)域產(chǎn)生缺陷；若啟動高速遲，則由于啟動高速時(shí)金屬液越過內(nèi)澆口，導(dǎo)致近澆口端產(chǎn)生流動缺陷。

3）模具設(shè)計(jì)的內(nèi)澆口位置設(shè)置不合理，圓弧部金屬液進(jìn)入內(nèi)澆口早，但是充型慢，兩側(cè)金屬液與中間部金屬液在圓弧部匯流，冷金屬不能有效排出，導(dǎo)致高速轉(zhuǎn)換點(diǎn)的設(shè)置對A、B兩區(qū)域難以兼顧；同時(shí)內(nèi)澆口截面積偏大，澆口速度略低[4]。

4）針對此產(chǎn)品需求，由于該壓鑄機(jī)在高速速度及高速的加速性能方面有欠缺，因此為達(dá)到產(chǎn)品需要的充型速度，必須要將高速行程加長，產(chǎn)生不合理速度波動充型曲線如圖2所示。高速區(qū)間調(diào)短時(shí)，壓射速度達(dá)不到充型要求，導(dǎo)致產(chǎn)品整個(gè)表面產(chǎn)生流動缺陷。

圖2 高速位置提前的不良曲線

3 壓鑄工藝調(diào)整

針對以上問題，對模具及壓鑄工藝做以下調(diào)整。

1）在模具上封閉g5、g6兩處內(nèi)澆口。

2）結(jié)合壓鑄機(jī)實(shí)際情況，調(diào)整至高速速度高、加速性能好的壓鑄機(jī)上生產(chǎn)，壓鑄機(jī)的加速度達(dá)到40g以上。

3）工藝調(diào)整時(shí)，重點(diǎn)匹配高速的轉(zhuǎn)換位置點(diǎn)[2]。

4）壓室直徑改為80mm，充滿度38%[4]，減少壓鑄過程熱量損失。

壓鑄工藝主要參數(shù)：低速速度為0.25m/s，高速速度為3.5m/s，增壓建壓時(shí)間25ms，增壓比壓為550kg/cm2，高速行程85mm，加速行程15mm，鋁液溫度670℃，生產(chǎn)周期30s。

經(jīng)調(diào)試匹配工藝參數(shù)，在以上壓射參數(shù)下，冷模狀態(tài)生產(chǎn)至12件產(chǎn)品以后，可以穩(wěn)定生產(chǎn)，合格率達(dá)98%以上，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定交付。

4 燃?xì)庠罹咪X合金產(chǎn)品質(zhì)量改善

為某公司生產(chǎn)的燃?xì)庠罹吲浼ㄒ妶D3），產(chǎn)品重量600g，澆注重量820g，產(chǎn)品投影面積435cm2，最薄壁厚2.5mm，壓鑄合金為ADC12，該產(chǎn)品加工完成后直接使用，要求加工面具有很低的表面粗糙度值，不允許有目視可見的氣孔缺陷。

圖3 燃?xì)庠罹?/p>

模具有6組抽芯，沿圓周方向均布，采用扇形澆道，開設(shè)一處內(nèi)澆口，選用壓室直徑為60mm，主要缺陷為加工面氣孔，尤其在遠(yuǎn)澆口部位明顯，不良率近30%。經(jīng)現(xiàn)場調(diào)試分析，認(rèn)為產(chǎn)品質(zhì)量不良在較大程度上與該機(jī)的高速性能與增壓建壓時(shí)間有關(guān)，因壓鑄機(jī)的高速性能不能滿足產(chǎn)品外觀要求，被迫將高速行程加長，金屬液充型過程中紊流卷氣嚴(yán)重[5]，同時(shí)該機(jī)的增壓建壓時(shí)間達(dá)50ms以上，增壓壓力不能在金屬液凝固前有效傳遞，尤其充型末端增壓效果差。

經(jīng)綜合分析，模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較合理，壓鑄產(chǎn)品的質(zhì)量不良主要與壓鑄機(jī)的壓射性能有關(guān)。因此，低速性能穩(wěn)定、高速加速性能優(yōu)良、增壓建壓迅速的壓鑄機(jī)對提高該產(chǎn)品合格率會有幫助。

根據(jù)以上分析，把產(chǎn)品調(diào)至另一臺加速性能好的同噸位壓鑄機(jī)試制，在調(diào)試過程中，由于設(shè)備低速性能穩(wěn)定，所以適當(dāng)調(diào)低了低速速度，以避免金屬液在低速段的氣體卷入[5]；在設(shè)備加速性能得到保證后，將高速行程由原來的80mm調(diào)整為70mm，在金屬液稍微越過內(nèi)澆口后啟動高速；將增壓控制閥開度加大，保證增壓建壓迅速；在保證鎖?？煽康那疤嵯绿岣哞T造比壓，在合理的壓鑄參數(shù)下穩(wěn)定生產(chǎn)，毛坯至加工完成后的總不良率控制在4%以內(nèi)，現(xiàn)已穩(wěn)定生產(chǎn)。

壓鑄生產(chǎn)的主要工藝參數(shù)：低速速度0.2m/s，高速速度3.8m/s，增壓建壓時(shí)間20ms，增壓比壓700kg/cm2，高速行程70mm，鋁液溫度675℃，生產(chǎn)周期45s。

5 結(jié)束語

從壓鑄實(shí)際生產(chǎn)的效果來看，壓射參數(shù)對鑄件產(chǎn)品質(zhì)量存在以下影響。

1）高速速度：除了保證產(chǎn)品的可靠充型外，采用高的充型速度可以使充填過程中卷入金屬液的氣體在壓鑄件內(nèi)的分布更彌散化，尤其對薄壁、形狀復(fù)雜、外觀要求高的產(chǎn)品有利。

2）高速行程：高速行程過長時(shí)，導(dǎo)致金屬液充型時(shí)卷入氣體，且在充型末端產(chǎn)生流動缺陷；高速行程短時(shí)，會由于低速金屬的預(yù)填充導(dǎo)致流動性表面缺陷。

3）壓鑄機(jī)增壓建壓延遲時(shí)間過長，是壓鑄機(jī)的性能缺陷，對要求致密性高的產(chǎn)品影響較大。

4）高速速度、加速性能低的壓鑄機(jī)，生產(chǎn)薄壁、外觀質(zhì)量要求高的產(chǎn)品時(shí)，適合選用相對較高的壓室充滿度。

5）針對壓鑄產(chǎn)品的不同功能，對壓鑄機(jī)的壓射參數(shù)有不同的要求，在選擇壓鑄機(jī)時(shí)，對于薄壁形狀復(fù)雜產(chǎn)品，需要壓鑄機(jī)具有高的壓射速度，好的高速加速性能；對于內(nèi)部質(zhì)量要求高，以及有耐滲漏高致密性等產(chǎn)品，要求壓鑄機(jī)具有穩(wěn)定的低速性能，好的高速加速性能，以及短的增壓建壓時(shí)間。