洛陽高新欣華福利加工有限公司 （河南 471031） 金海偉 崔愛軍

除了壓鑄模、壓鑄機對壓鑄件的質(zhì)量影響外，壓鑄工藝也是影響壓鑄件質(zhì)量的重要因素，沒有一個良好的壓鑄工藝，是不可能生產(chǎn)出合格的壓鑄件的。做好壓鑄車間的壓鑄工藝管理工作是保證壓鑄件質(zhì)量的基礎，根據(jù)壓鑄車間規(guī)模的不同，產(chǎn)品要求的不同，管理層次、人員配備都會有所變化。本文僅以中等規(guī)模、產(chǎn)品多樣，以及管理結構緊湊的壓鑄車間為例，對工藝管理做簡要的陳述。

一、新產(chǎn)品開發(fā)階段的工藝設計

壓鑄工藝設計的基本任務是：根據(jù)新產(chǎn)品的結構、質(zhì)量要求，預計的模具狀況、采用材質(zhì)，以及使用的壓鑄機型號等因素，圍繞提高效率，改善質(zhì)量，以及增加效益等要求，來制訂工藝方案。壓鑄工藝的設計必須根據(jù)壓鑄生產(chǎn)特點和生產(chǎn)的規(guī)律性來確定內(nèi)容和要求。

壓鑄生產(chǎn)是一個復雜的系統(tǒng)工程，工藝控制環(huán)節(jié)復雜，工藝參數(shù)繁多，生產(chǎn)中應盡量減少所有可能影響產(chǎn)品質(zhì)量因素的波動范圍，只有在各因素穩(wěn)定的前提下才能談工藝的合理性，否則將不可能獲得穩(wěn)定的產(chǎn)品質(zhì)量。壓鑄工藝設計要充分考慮產(chǎn)品的特性要求，根據(jù)產(chǎn)品要求設計合理的工藝要求。所有工藝管理內(nèi)容圍繞如何滿足充型時所需的溫度、速度、壓力等倒推展開。

壓鑄機和壓鑄模組成了一個壓鑄系統(tǒng)，該系統(tǒng)應該具有盡可能大的工藝“適應性”，即調(diào)整工藝參數(shù)的范圍能夠盡可能大，能適應多變的生產(chǎn)條件，獲得高質(zhì)量的鑄件。利用P－Q2圖的“窗口”技術，可以對壓鑄進行匹配優(yōu)化。雖然優(yōu)化后的壓鑄系統(tǒng)工藝參數(shù)的取值范圍得以擴大，但這不是本文所要討論的范圍，本文主要是針對實際生產(chǎn)中那些被忽略的工藝條件作簡要的論述。

1. 澆注溫度的選擇

在工藝設計時根據(jù)經(jīng)驗或理論可選擇合適的澆注溫度范圍，但填充時的金屬液溫度是無法直接測量和監(jiān)控的，只能通過控制保溫爐中的金屬液溫度來實現(xiàn)，然而保溫爐中金屬液的溫度狀態(tài)并不代表填充時金屬液的溫度狀態(tài)，這就需要控制金屬液離開保溫爐后的熱量損失，特別是在進入壓射室后，壓室充滿度越低，單位時間內(nèi)溫度下降越明顯，不同的產(chǎn)品還應根據(jù)慢壓射速度的不同，選擇適宜的保溫爐溫度。同時選擇慢壓射速度時也必須考慮鋁液的熱量損失和流動性。

2. 慢壓射速度的控制

慢壓射速度的控制在現(xiàn)有的壓鑄工藝中并沒有得到足夠的重視，反映在實際情況中就是多數(shù)工藝人員設計的工藝卡上無明確要求，操作者不知道如何調(diào)整，工藝人員也無法對慢壓射速度進行有效的測控。每次更換模具后，幾乎無人進行慢壓射速度的調(diào)整。不過在高端設備和近幾年生產(chǎn)的壓鑄機上都加強了這方面的控制能力。慢壓射速度的調(diào)整原則是既不過多地降低合金液溫度，又有利于排除壓室中的氣體。

理論計算公式一般采用下式：

式中v——慢壓射速度；

d——沖頭直徑；

K——壓室充滿度。

其實仔細研究后發(fā)現(xiàn)：通過精確的控制，保證充型時金屬液有良好流動性，以及在壓鑄填充過程中，壓射沖頭向前推進的速度大小直接影響鑄件的質(zhì)量。

如附圖所示，當壓射沖頭在第一階段的運動速度太低或太高時，都不利于壓室中氣體的排出。為有效消除壓鑄件氣孔，在此階段壓射沖頭可采用勻加速運動，即壓射速度由零逐漸增高到一合適值，金屬液在壓射沖頭的推動下，既不會從澆注口濺出，又能形成光滑的波幅將空氣排出，這是獲得優(yōu)良壓鑄件的前提。因為慢壓階段在鋁液中卷入的氣體和表層氧化皮，將極有可能在充型中后期進入產(chǎn)品內(nèi)部，那些無法進入渣包的氧化皮或沒有排除的氣體，必將形成較嚴重的內(nèi)部缺陷。

沖頭慢壓射運動示意圖

影響慢壓射速度的因素如下：

（1）設備慢壓射控制閥的開度大小。

（2）慢壓射的壓力。

（3）壓射沖頭和壓射室之間的阻力，主要考慮潤滑、配合間隙和金屬液流動性。

（4）考慮如何減小壓射開始時金屬液的波動，特別對于壓室充滿度高的產(chǎn)品，較大波動直接可能封閉澆注口，使壓室內(nèi)氣體不能順利排出。

3. 其他參數(shù)

關于壓鑄工藝其他參數(shù)的設計，各種參考書都給出了不同的經(jīng)驗值和公式，大家可以根據(jù)實際情況選擇、優(yōu)化，本文只根據(jù)實踐經(jīng)驗為車間管理工藝者提供分析問題的思路，希望大家不要被各種理論束縛，一切從實際出發(fā)，用系統(tǒng)的方法，不斷優(yōu)化自己的工藝文件，盡量使“壓鑄作業(yè)指導書”控制到壓鑄生產(chǎn)的每一個細節(jié)，向?qū)崿F(xiàn)各環(huán)節(jié)“標準作業(yè)”或“全自動”生產(chǎn)努力。

二、產(chǎn)品試制階段的工藝驗證及控制

前期設計的壓鑄工藝是否合理，能否適應壓鑄生產(chǎn)的實際情況，還必須通過壓鑄模到廠后的實際生產(chǎn)來驗證。

1. 從壓鑄件的質(zhì)量判定工藝適應性

上述重點關注的慢壓射速度，在實際生產(chǎn)中可采用下述方法來檢查慢壓射速度是否合適。

（1）目前，很多設備有速度曲線顯示，可以很方便地監(jiān)控每一個工作循環(huán)各階段的速度。

（2）對于無速度顯示功能的設備，可采用高精度計時器自制裝置測量、調(diào)整慢壓射速度。

（3）最簡單的方法驗證慢壓射階段是否卷氣，就是在生產(chǎn)正常進行時（壓室溫度和金屬澆注量同實際生產(chǎn)一致情況下），在快壓射開始位置使設備停止，待壓室中金屬液凝固后（注意防止未凝固金屬液飛濺傷人），將壓室中金屬棒取出，待冷卻后檢查內(nèi)部是否卷氣（要注意區(qū)分卷氣和鋁液收縮），同時可確認快壓射轉換時機是否合適。

不合適的慢壓射速度對壓鑄件的內(nèi)部質(zhì)量影響較大，特別是表現(xiàn)在內(nèi)部氣孔的分布上，這在驗證壓鑄工藝時應引起重視。

生產(chǎn)中，壓鑄廢品分外觀(表面)缺陷和內(nèi)部缺陷。外觀缺陷在壓鑄生產(chǎn)過程中就能發(fā)現(xiàn)，內(nèi)部缺陷只有在后道工序才能發(fā)現(xiàn)，這都與壓鑄工藝參數(shù)有關，因此工藝參數(shù)的選擇與穩(wěn)定非常重要。

在壓鑄件質(zhì)量的實際判斷時，由于增壓建壓時間是無法測定的，增壓觸發(fā)的時機是否正常，對壓鑄件的內(nèi)部質(zhì)量影響較大，要生產(chǎn)出內(nèi)部質(zhì)量優(yōu)良的鑄件，就必須使壓鑄機的增壓功能真正起到作用，過早和過晚都不能有效地提高壓鑄件的內(nèi)部質(zhì)量。增壓建壓時間過晚，鑄件內(nèi)部已凝固，對鑄件起不到增壓的作用。故對增壓系統(tǒng)增壓壓力的大小，增壓的起始壓力（即觸發(fā)壓力），增壓速度的快慢，以及增壓的起始時間都要進行適當?shù)恼{(diào)節(jié)。如增壓起始壓力的調(diào)整，增壓起始壓力過小，引起鑄件填充不好，鑄件的表面質(zhì)量會出現(xiàn)很多問題。若增壓的起始時間過晚，鑄件早已凝固，增壓的作用就沒有了。故增壓起始時間的早晚也是至關重要的。若機器上帶有曲線顯示，調(diào)節(jié)情況可從曲線上查看。若無曲線顯示，可仔細觀察鑄件的質(zhì)量來判斷增壓參數(shù)的控制情況。

一般情況下，經(jīng)過計算的快壓射啟動位置在實際中不會相差太大，在此就不再贅述。

2. 壓鑄現(xiàn)場工藝控制的主要內(nèi)容

壓鑄現(xiàn)場工藝控制主要是調(diào)動巡檢員和班長的積極性，督促壓鑄工嚴格執(zhí)行“壓鑄工藝”，通過對工藝的監(jiān)控保證產(chǎn)品質(zhì)量；認真按照“巡檢規(guī)程”對產(chǎn)品的質(zhì)量進行檢驗，通過發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的不合格狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中的各種異常，做出調(diào)整，并對所生產(chǎn)產(chǎn)品做出準確的處置?，F(xiàn)場工藝的控制要求巡檢員具備發(fā)現(xiàn)工藝異常和不合格品的能力；班長具備排查出不合格產(chǎn)生的原因，解決現(xiàn)場問題的能力。班長解決不了的問題由技術人員分析解決，并制訂相應的糾正預防措施；技術人員要及時了解生產(chǎn)中壓鑄工藝的實施信息，且利用這些信息，不斷對壓鑄工藝進行改進和完善。在生產(chǎn)中應切實注意異常情況的發(fā)生，稍有不慎可能會造成批量產(chǎn)品的報廢。

三、壓鑄工藝的改進和優(yōu)化

工藝文件的制訂需要在實際生產(chǎn)中不斷改進、完善。針對每一套模具在不同壓鑄機上生產(chǎn)，都應有最適合的工藝，如何優(yōu)化工藝，提升生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量是壓鑄車間技術員工作的中心。生產(chǎn)中特別需要重視以下環(huán)節(jié)。

（1）新產(chǎn)品、新模具試制階段一般要進行三次試制工作。首先，在單件產(chǎn)品尺寸鑒定合格后，進行30～50件試制，確認產(chǎn)品性能穩(wěn)定；其次，進行300件（至少生產(chǎn)一個班次）試制，確認模具生產(chǎn)效率符合生產(chǎn)要求；第三，待上述試制工作完成后方可進行大批量生產(chǎn)。這個階段是檢驗前期工藝設計（設想）的重要環(huán)節(jié)，所有理論計算得來的數(shù)據(jù)或經(jīng)驗數(shù)值必須在經(jīng)過實踐檢驗后才能指導生產(chǎn)，這個階段是對壓鑄技術人員能力的真正檢驗。這個階段是如何利用現(xiàn)有模具，或通過對模具修理改進，生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品，制訂出適宜“壓鑄工藝”的關鍵階段。在此過程中也可使用P－Q2圖幫助分析模具和設備的工藝匹配特性，作為指導修理模具的理論依據(jù)。

（2）新模具投產(chǎn)的初期，這一過程一般要求在模具生產(chǎn)2000模次內(nèi)將工藝定型完善，主要調(diào)節(jié)快壓啟動位置、慢壓射速度、快壓射速度、增壓壓力、增壓起點及鋁液溫度等，使這些因素逐步得到優(yōu)化。隨著工藝調(diào)整的進行，在產(chǎn)品質(zhì)量達到正常質(zhì)量標準，以及生產(chǎn)效率達到或優(yōu)于設計狀態(tài)時，就可將現(xiàn)有的壓鑄工藝固化下來，指導壓鑄生產(chǎn)。同時，對生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)的問題要做出及時更正，這樣才能不斷改善和提升壓鑄工藝的設計水平。

（3）對于生產(chǎn)過程中發(fā)生的批量質(zhì)量問題，應參照“四不放過”的原則，對產(chǎn)品質(zhì)量事故原因進行分析，屬于工藝設計方面造成的，應及時對工藝進行修正，若工藝沒有規(guī)定時，要對“壓鑄工藝”和“巡檢規(guī)程”進行審查補充。

特別是當模具進行大修之后再次生產(chǎn)時，必須對壓鑄工藝進行重新驗證。

四、結語

壓鑄車間的工藝管理是一個復雜而系統(tǒng)的工程，需要對各相關人員進行的不斷培訓，嚴格要求，使每個人勝任自己的崗位，立足自己崗位，著眼細節(jié)，認真貫徹執(zhí)行工藝要求，同時制訂完善的管理、考核制度，使工藝管理時刻處于受控狀態(tài)。