壓射參數對鑄件產品質量的影響

勾建勇

江蘇嶸泰工業股份有限公司 江蘇揚州 225200

1 序言

壓射參數是壓鑄成形的關鍵條件，也是影響鑄件質量的重要因素，普通三級壓射[1]壓鑄機的關鍵壓射參數主要包括以下幾項。

1）低速的穩定性。

2）最高速度。

3）高速行程。

4）高速加速行程。

5）增壓壓力的建立時間。

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

2 液晶顯示器鋁合金支架的質量改善

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

圖1 液晶顯示器托架壓鑄

該產品表面做環氧樹脂噴粉處理，因屬于外觀件，對表面質量要求很高，不允許有冷隔、流痕等鑄造缺陷，且不允許做表面修補處理[2]。

產品原模具工藝方案是在圖1中g1～g10處共開設10處內澆口，選用壓室直徑90mm，充滿度32%，模具設計在500t壓鑄機上生產，試制過程中產品表面冷隔缺陷嚴重。

通過對高速行程進行調整反復試驗，當高速行程長時，B區域能滿足要求，但A區缺陷嚴重。 當高速行程調短時，產品整個表面均存在冷隔，尤其在近澆口B區域冷隔嚴重，并且在內澆口部存在冷隔與夾雜[3]，導致產品澆道去除時內澆口缺肉，試制產品合格率不足50%，導致產品不能正常交付。

經對產品缺陷進行綜合分析，確認主要由以下原因造成。

1）該產品屬于薄壁平板類產品，要求好的外觀質量，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，縮短金屬液充型時間。

2）該產品寬度相對較窄，金屬液充型距離短，若滿足產品成形良好要求，并解決內澆口處“缺肉”的現象，則宜在金屬液即將到達內澆口時啟動高速，并快速達到需要的高速度。若啟動高速過早，則A區域產生缺陷；若啟動高速遲，則由于啟動高速時金屬液越過內澆口，導致近澆口端產生流動缺陷。

3）模具設計的內澆口位置設置不合理，圓弧部金屬液進入內澆口早，但是充型慢，兩側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，導致高速轉換點的設置對A、B兩區域難以兼顧；同時內澆口截面積偏大，澆口速度略低[4]。

4）針對此產品需求，由于該壓鑄機在高速速度及高速的加速性能方面有欠缺，因此為達到產品需要的充型速度，必須要將高速行程加長，產生不合理速度波動充型曲線如圖2所示。高速區間調短時，壓射速度達不到充型要求，導致產品整個表面產生流動缺陷。

圖2 高速位置提前的不良曲線

3 壓鑄工藝調整

針對以上問題，對模具及壓鑄工藝做以下調整。

1）在模具上封閉g5、g6兩處內澆口。

2）結合壓鑄機實際情況，調整至高速速度高、加速性能好的壓鑄機上生產，壓鑄機的加速度達到40g以上。

3）工藝調整時，重點匹配高速的轉換位置點[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：低速速度為0.25m/s，高速速度為3.5m/s，增壓建壓時間25ms，增壓比壓為550kg/cm2，高速行程85mm，加速行程15mm，鋁液溫度670℃，生產周期30s。

經調試匹配工藝參數，在以上壓射參數下，冷模狀態生產至12件產品以后，可以穩定生產，合格率達98%以上，實現穩定交付。

4 燃氣灶具鋁合金產品質量改善

為某公司生產的燃氣灶具配件（見圖3），產品重量600g，澆注重量820g，產品投影面積435cm2，最薄壁厚2.5mm，壓鑄合金為ADC12，該產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 燃氣灶具

模具有6組抽芯，沿圓周方向均布，采用扇形澆道，開設一處內澆口，選用壓室直徑為60mm，主要缺陷為加工面氣孔，尤其在遠澆口部位明顯，不良率近30%。經現場調試分析，認為產品質量不良在較大程度上與該機的高速性能與增壓建壓時間有關，因壓鑄機的高速性能不能滿足產品外觀要求，被迫將高速行程加長，金屬液充型過程中紊流卷氣嚴重[5]，同時該機的增壓建壓時間達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。

經綜合分析，模具結構設計較合理，壓鑄產品的質量不良主要與壓鑄機的壓射性能有關。因此，低速性能穩定、高速加速性能優良、增壓建壓迅速的壓鑄機對提高該產品合格率會有幫助。

根據以上分析，把產品調至另一臺加速性能好的同噸位壓鑄機試制，在調試過程中，由于設備低速性能穩定，所以適當調低了低速速度，以避免金屬液在低速段的氣體卷入[5]；在設備加速性能得到保證后，將高速行程由原來的80mm調整為70mm，在金屬液稍微越過內澆口后啟動高速；將增壓控制閥開度加大，保證增壓建壓迅速；在保證鎖模可靠的前提下提高鑄造比壓，在合理的壓鑄參數下穩定生產，毛坯至加工完成后的總不良率控制在4%以內，現已穩定生產。

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

5 結束語

從壓鑄實際生產的效果來看，壓射參數對鑄件產品質量存在以下影響。

1）高速速度：除了保證產品的可靠充型外，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的分布更彌散化，尤其對薄壁、形狀復雜、外觀要求高的產品有利。

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

3）壓鑄機增壓建壓延遲時間過長，是壓鑄機的性能缺陷，對要求致密性高的產品影響較大。

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

5）針對壓鑄產品的不同功能，對壓鑄機的壓射參數有不同的要求，在選擇壓鑄機時，對于薄壁形狀復雜產品，需要壓鑄機具有高的壓射速度，好的高速加速性能；對于內部質量要求高，以及有耐滲漏高致密性等產品，要求壓鑄機具有穩定的低速性能，好的高速加速性能，以及短的增壓建壓時間。