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1、第 2 6 卷第 4 期 2 0 0 6年 8月 西南林学院学报 J O U R N AL O F S OU T H WE S T F OR E S r R Y C O L L E G E A u g 2 0 06 压铸铝合金制件的质量控制 赵爱萍 ， 田蓉 ( 1 西南林学院 交通机械与土木工程学院。 云南 昆明 6 5 0 2 2 4 ； 2 昆明科力化油器厂， 云南 昆明 6 5 0 2 2 4 ) 摘要： 简述铝合金压铸件从原材料供给、 压铸模具的设计与制造、 压铸生产过程 中各工艺参数 的控制及其对压铸件质量的影响， 提出 在这一过程中的控制措施 关键词： 铝合金； 压铸件； 模具；
2、 工艺参数 中图分类号： T G 3 0 5 文献标识码： A 文章编号： 1 0 0 3 7 1 7 9 ( 2 0 0 6 ) 0 4 0 0 8 0 0 3 随着金属铸造业新技术和新材料的不断发展 与运用， 一些工业产品、 电子通信产品、 家电、 玩具 产品等具有型体小、 质量轻、 形状复杂、 壁薄等特 点的有色金属产品及配件， 采用了压力铸造的方 法进行生产 由于压力铸造生产具有效率高、 材料 利用率高、 产品质量稳定等优点， 运用领域非常广 阔， 前景比较看好 特别值得一提的是采用铝合金 材料的压铸件， 已广泛运用于汽车、 摩托车的箱 体、 缸体、 轮毂、 阀体等配件上， 过去用浇铸
3、铝合金 制成的零件， 已逐步被压铸铝合金制件取代 由于压铸生产的特点， 铸件的质量受其生产、 管理、 模具、 冶炼等技术的影响， 若控制不好， 压铸 废品率很高， 造成人力物力的浪费， 严重影响经济 效益和产品质量 为提高一次压铸合格率， 生产厂 家在生产组织管理、 工艺技术控制手段、 设备维 护、 人员培训等方面作了大量的工作 造成压铸件废 品的缺陷主要有浇铸不足、 裂纹、 气孔、 表面疏松等， 而各种缺陷导致出现废品的比率经统计见表 1 表 1 各种缺陷在压铸废品中所占的E 匕 率 缺陷形式气孔 裂纹 缩孔表面疏松 浇铸不足 其他 型丝 ! ： ! ： ! ! ： ： ： 三 缺陷的产生受
4、各种因素的影响， 而原材料的 质量、 模具结构、 工艺参数等是形成缺陷产生废品 的主要原因 本文就压铸铝合金制件在生产过程 中的质量控制手段作一论述 1 压铸铝合金制件原材料的质量控制 为保证压铸件质量， 提高一次压铸合格率， 在 原材料选用时就应严把质量关 通常情况是对每 批进厂材料采用抽样检验的方式， 测出其合金主 要元素的化学成分， 参照 G B T 1 5 1 1 5 1 9 9 4 ( 压铸 铝合金 的内容来验收 根据合金中各元素对压 铸、 机加工、 表面处理等后续工序的影响， 严格控 制硅、 铜、 锰、 铁、 锌等化学成分 铁常以F e A 1 ， ， F e 2 A 1 和A 1
5、 一 s i F e 的片状和 针状组织存在于合金组织中， 对压铸件危害最大， 是造成合金流动性差、 压铸件产生热裂纹、 抗冲击性 和塑性下降的主要原因 但铁含量过少， 又易产生粘 模、 脱模困难 因此， 铁含量应控制在0 6 一 1 2 铜可提高合金的流动性 、 压铸件的强度和硬 度 但含量超过 0 8 时， 铸件热裂倾向增加， 且塑 性下降， 对后续机加工也不利 ， 刀具磨损较快 因 此， 铜含量应O 6 锰能使合金中铁的片状和针状组织变为细密 的晶体形状， 减少铁的有害影响， 含量在 0 4 以 下时还可增加铸件的塑性 但锰含量过高， 会引起 偏析 锰含量应控制在0 6 以下 锌可提高合
6、金的流动性、 铸件的切削加工性 同 时铸件的热裂倾向也增加了 锌含量应 Q 3 硅是合金中的主要组成成分， 硅能提高合金 高温下的造型性， 减少收缩率， 无热裂倾向 但组 织粗大， 机加工效果差 硅含量应控制在 1 0 一 1 3 料头、 边皮、 切屑、 废品的回炉利用也是供给 的原料之一， 对该回炉料 ， 应严格归类、 清理， 去除 收稿 日期 ： 2 0 0 51 12 8 作者简介： 赵爱萍( 1 9 6 1 一 ) ， 女。 云南昆明人， 高级工程师 ， 主要从事机械制造技术方面的教学与研究 维普资讯 http:/ 第4期 赵爱萍等： 压铸铝合金制件的质量控制 油污和脏物， 与新料配以
7、一定比例使用 回炉料与 新料的配比不能超过 1 ： 3 ， 超出此值 ， 压铸废品率 和后续工序中与铸件质量有关的废品率将上升 2 模具设计制造对制件质量的影响 模具结构对铝合金压铸件的质量起着重要作 用， 压铸件的缺陷如浇铸不足、 疏松、 缩孔、 气孔等 与模具结构密切相关 2 1 内浇口的设计 内浇 口必须保证合金熔融具有一定的流量、 流速和压力， 这些是通过控制内浇口的截面尺寸 以及压铸机压射力和冲头的速度来控制的 按现 有理论， 射速高、 内浇口截面尺寸宽而厚度狭小， 可使合金获得很大的压力和填充速度， 压铸件的 组织结晶细密， 疏松、 气孔等缺陷少， 压铸件的质 量好 但在实际应用中
8、， 在内浇口截面形状和尺 寸一定的情况下， 单纯依靠提高压铸机压力、 推射 头速度所带来的效果并不理想 因此， 根据压铸件 的形状设计内浇口的位置和合理的内浇口截面形 状和尺寸是设计时首先要注意的， 可以根据试模 的情况来改进内浇口的设计 2 2 溢流槽的设计 对于一些形状复杂、 尺寸大的制件， 在远离浇 口的部位， 要设计出溢流槽， 这样可以减少金属熔 融在流动过程中形成涡旋， 结晶后出现空洞， 保证 压铸时金属能充满形腔， 减少浇铸不足、 疏松、 缩 孑 L 等压铸缺陷 溢流槽与排气槽配合使用还可以 增强排气效果( 图 1 ) ， 溢流槽 的位置设置很讲 究， 否则其作用不明显 。 1 ，
9、 溢流 口： 2 溢流槽 ： 3 ， 排气槽 图1 溢流槽示意 2 3 排气槽的设计 在铝合金模的设计中， 排气槽尤为重要 压铸 时， 金属熔融进入模具型腔中， 气体也随其一起进 入到型腔， 它阻碍金属熔融的流动， 特别对形状复 杂的制件， 金属熔融受到气体的阻碍， 流动不畅， 结晶后在铸件中留有大量气孑 L ， 这影响到铸件的 强度， 对于需加工成形的铸件表面， 未加工时， 表 面光滑， 看不到缺陷， 加工后表面有大量的小凹坑 即气孔 ， 成为废品 为减少压铸件内部的气孔， 增 加其组织致密性， 应采取以下措施 ( 1 )根据铸件制品的形状多设置排气槽和合 理的排气间隙， 新模具使用时， 由
10、于其运动部件的 磨合不够， 配合间隙小， 而合金熔融的温度约为 7 0 0左右， 工作后 ， 模具各零件受热变形， 使已设 计的排气间隙缩小， 引起模具排气不畅， 甚至排气 道被堵塞， 产品质量和生产效率都受到影响 因 此， 新模具尤其要注意排气槽的设计 ， 在可能的条 件下多设置排气槽 如果考虑到此因素的影响， 把 排气间隙预留过大， 那么模具工作一段时间磨合 后， 又会引起压铸时合金熔融沿排气通道四处喷 溢， 导致材料浪费和生产环境的不安全 经验值排 气槽间隙厚度应以不超过 O 2 0 m m为宜 ( 2 ) 充分利用模具的分型面、 型芯等配合零件 的配合间隙来排除气体， 在模具的分型面上
11、设置 排气槽， 排气槽可以是直排式和曲折式( 图2 ) 排 气的型芯与配合零件应选取较大的配合间隙， 基 本偏差为 e ， d 级 a 一 直排式b 一 曲折式 图2 排气槽示意 ( 3 ) 设计时根据铸件的形状， 合理安排型腔位 置， 减少液体金属在流动过程中的卷气 2 4 型腔的设计 铝合金材料的熔点温度高， 粘模严重， 流动时 对型腔的冲刷和侵蚀也较严重 因此型腔的设计 尤其要注意加大拔模角度、 加大过渡圆角半径和 提高型腔的表面粗糙度值 一般拔模角度为 1 0 。 一 1 5 。 ； 过渡圆角半径为 R 一R ， ； 表面粗糙度为 R O 8 一 O 4 m， 并经表面抛光 2 5 模
12、具材料的选用及制作要求 座板、 套板、 支承板、 垫块、 推板、 推板固定板 等零件采用普通碳素钢或优质碳素钢， 如 4 5钢、 Q 2 3 5 、 Q 2 7 5 等， 必要时配以合适的热处理工艺 型 腔、 型芯材料选用热稳定性好， 耐高温、 耐磨、 抗腐 维普资讯 http:/ 8 2 西南林学院学报 第 2 6卷 蚀、 抗冷热疲劳的材料， 如 3 C r 2 W8 V 、 3 C r 3 M o 3 W 2 V 等都是热模具钢较好的材料 导柱、 导套、 推杆等滑 动配合零件采用工具钢， 如 T 8 A 、 T 1 0 A等 在模具制作过程中严格控制好两个环节 ： 模 具的热处理和模具的精
13、加工 模具热处理零件主要指的是型腔和型芯零 件 过去， 为减少热处理意外使其出现裂纹， 过早 报废的危险， 采用保守的热处理工艺一调质 +表 面氮化来处理这类零件， 结果是模具工作寿命短， 模具工作不久后极易在模具表面 出现龟裂和开 裂， 模具的成本费用反而增加 之后， 改用正火 + 淬火 + 回火热处理工艺， 模具的寿命周期 比原来 延长了2 3倍 模具的加工精度一般在 6 7级， 模具的精加 工选择在数控加工中心上进行， 精度获得了保证 3 模具温度的控制 压铸工艺参数主要指压铸工件时机床的压射 力、 冲头速度、 合金熔融的填充时间、 保压时间、 铸 件在模具中的留模时间、 料缸温度等 目
14、前的在用 压铸设备都具备 自动控制或半 自动控制手段 ， 因 此， 这些工艺参数设定好后， 可输入压铸设备 自动 控制系统进行自动控制或者采用手动控制的办法 进行控制 在此， 主要论及模具温度的控制及对铸 件质量的影响 冷模时压铸， 铸件容易产生浇不足、 冷隔、 表 面流痕很深等缺陷 因此， 压铸工件时模具温度要 提高到一定值后 ， 才能进入到正常生产阶段 而模 具温度过高， 则粘模严重， 铸件热裂纹现象急剧升 高， 铸件表面烧蚀严重， 也影响模具的使用寿命 模具型腔所形成的温度场与铸件的形状、 模具的 散热条件密切相关 模具温度的测量点一般选择模 具型腔复杂部位、 不易散热部位进行测量 铝合
15、金 压铸模的模温应控制在2 0 0 o c一 3 0 0 o c 由于压 铸生产的连续性， 模具不断地从合金液中吸取热 量， 经过传递、 辐射等向外排出热量， 模具除了 自 身散热外， 主要依靠模具的冷却系统散热 即使采 用了冷却系统， 模温常会达 3 2 0 一 3 5 0 oC。 有时 还更高， 这时需停止生产让模具冷却， 另外， 生产 车间要配有通风设备加大车间内的空气循环， 利 于热量的散发 4 结束语 随着全 自动压铸设备的广泛使用， 其具有的 微机控制系统 自诊断、 自修正、 实时反馈、 人机对 话界面等功能， 能较好的保证压铸工艺参数处于 最佳的控制状态， 减少了许多不确定因索的
16、影响， 生产效率和铸件合格率大幅提高。 但由于其高昂 的价格 ， 对已有的设备更新还需要时问 大多要解 决的问题是， 在现有设备条件下， 在原材料和模具 方面， 怎样保证压铸产品达到合格或令人满意的 效果， 仍是不断探索追求的目 标 【 参考文献】 1 北京无线电工具设备厂 压铸技术基础 M 北京： 国 防工业出版社， 1 9 7 8 2 压力铸造译文集一压铸理论与浇口技术 编译组 压力铸造译文集一压铸理论与浇口技术 C 北京： 国防工业出版社， 1 9 7 8 3 潘宪曾 压铸模设计手册 M 北京： 机械工业出版 社 ， 2 0 0 4 4 赖华清 压铸工艺及模具 M 北京： 机械工业出版
17、社 ， 2 0 0 4 Q u a l i t y C o n t r o l f o r D i e - c a s t i n g P r o d u c t s o f A l u m i n u m A l l o y Z HAO Ai p i n g ， T I AN R o n g ( 1 F a c u lt y o f C o mm u n i c a t i o n ，Ma c h i n e r y a n d C i v i l E n g i n e e r i n g S o u t h w e s t F o ms t r y C o ll e g e ， K u
18、n m i n g Y u n n a n 6 5 0 2 2 4 ，C h i n a ； 2 K u n m i n g K e L i C a r b u r e t o r F a c t o ry，K u n mi n g Y u n n t m 6 5 0 2 2 4，C h i n a ) Ab s t r a c t ： T h e c o mp r e h e n s i v e me a s u r e s r e l a t e d t o q u a l i t y c o n t r o l f o r ma n u f a c t u re o f a l u mi
19、 n u m a l l o y d i e- - c a s t i n g p r o d u c t s i n c l u d i n g r a w ma t e ri a l s u p p l y，d e s i g n a n d ma n u f a c t u r e o f t h e d i ec a s t i n g mo l d s ，t h e c o n t r o l o f t e c h n o l o g i c a l p a r a me t e r s i n the p rod u c t i o n p r o c e s s w e r e
20、 b ri e fl y i n t r o d u c e d Th e i n fl u e n c e o f t h e t e c h n o l o g i c al p a - r a me t e r s u p o n t h e q u a l i t y o f d i ec a s t i n g p r o d u c t s w a s a l s o d i s c u s s e d Ke y wo r d s ： a l u mi n u m a l l o y ；d i ec a s t i n g p r o d u c t s ；d i ec a s t i n g mo d e l s ；t e c h n o l o g i c al p a r a me t e r s 维普资讯 http:/