天津市發(fā)利汽車鑄件廠（300134）于樹遠

壓力鑄造是近代金屬加工工藝中發(fā)展較快的一種少切削的特種鑄造方法，熔融金屬在高溫高速下充填鑄型，并在高壓下結(jié)晶凝固形成鑄件。但由于壓鑄生產(chǎn)過程復雜，變化點多，連續(xù)性強，以及產(chǎn)品批量大等原因，鑄件很容易出現(xiàn)缺陷，導致產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，嚴重影響了企業(yè)的經(jīng)濟效益。筆者從多年的壓鑄生產(chǎn)實踐中不斷總結(jié)，認為壓鑄件缺陷的產(chǎn)生受多種因素的影響，現(xiàn)主要從壓鑄機、壓鑄模結(jié)構(gòu)、壓鑄工藝參數(shù)這三個方面對壓鑄件質(zhì)量的影響進行討論，并提出相應的措施。

1.壓鑄機性能對鑄件質(zhì)量的影響

壓鑄機是壓鑄生產(chǎn)中的最基本設備，是壓鑄生產(chǎn)中提供能源和選擇工藝參數(shù)的條件，是實現(xiàn)高壓、高速壓鑄而獲得優(yōu)良壓鑄件的基礎。為了保證壓鑄件的質(zhì)量，避免鑄件缺陷的產(chǎn)生，節(jié)約能源消耗，提高勞動生產(chǎn)率和經(jīng)濟效益，必須合理地選擇壓鑄機的型號(這里指臥式冷室壓鑄機)。當然正確地進行操作和維護，確保壓鑄機的性能良好，是壓鑄生產(chǎn)中極為重要的舉措。根據(jù)鑄件的投影面積、形狀、重量，選擇適當型號的壓鑄機尤為重要。

現(xiàn)代壓鑄機壓射機構(gòu)的主要特點是三級壓射，也就是低速排出壓射室中的氣體、高速填充型腔和不間斷地給液態(tài)合金施以穩(wěn)定的高壓，即二級速度、一級增壓。國產(chǎn)壓鑄機結(jié)構(gòu)設計基本上是20世紀80年代的定型產(chǎn)品，近三十年來除了數(shù)控用PLC模板取代繼電器系統(tǒng)外，還用比例閥取代了各種功能單一的閥體，壓鑄機性能有了顯著提高。為了提高鑄件質(zhì)量的穩(wěn)定性，減少人工調(diào)節(jié)參數(shù)的誤差，我廠對壓鑄設備加大投入，購進香港力勁壓鑄機多臺，以提高壓鑄機性能的穩(wěn)定性。機修人員經(jīng)常對壓鑄機做好定期檢查，發(fā)現(xiàn)各種問題并及時處理。近幾年來，我廠的壓鑄機未發(fā)生大的故障，壓鑄機性能良好，為優(yōu)質(zhì)壓鑄件的生產(chǎn)提供了保障。

2.壓鑄模結(jié)構(gòu)對鑄件質(zhì)量的影響

壓鑄模是壓鑄生產(chǎn)中的重要工藝裝備，其對生產(chǎn)能否順利進行，以及鑄件質(zhì)量的優(yōu)劣起著極為重要的作用，其與壓鑄工藝、生產(chǎn)操作存在密切而又互相制約、互相影響的關系。其重要作用如下：

（1）型腔的精度決定著鑄件的形狀和尺寸公差等級。

（2）澆注系統(tǒng)(特別是澆口位置)決定了金屬液的填充狀況。

（3）溢流排氣系統(tǒng)影響著金屬液的溢渣排氣條件。

（4）冷卻系統(tǒng)控制和調(diào)節(jié)壓鑄過程的熱平衡。

（5）型腔的表面質(zhì)量決定了鑄件表面質(zhì)量及變形程度。

（6）模具的強度限制了壓射比壓的最大限度。

（7）脫模頂出機構(gòu)影響著操作生產(chǎn)的效率。

通常模具在設計時都會注重鑄件的形狀和尺寸精度，但往往忽視模具的強度，澆注系統(tǒng)和溢流排氣可以在模具試模后改進，以獲得良好的表面質(zhì)量和內(nèi)在質(zhì)量。以前常用的模具結(jié)構(gòu)是?？蚺c座板分體式的，這種結(jié)構(gòu)對于無滑塊機構(gòu)的模具是適用的，但對于抽芯滑塊，尤其是當滑塊較大時，鑄件側(cè)面成形都在滑塊上的模具強度就差得多，因此必須進行改進。例如，一汽夏利的5T136變速器殼體壓鑄模，舊模具?？虻慕Y(jié)構(gòu)是分體式的，而且滑塊楔緊斜面，高度僅為滑塊高度的1/4，定模?？蛐ňo塊固定部分的深度僅50mm，鎖緊斜面后端懸空，受力點都在50mm厚的定模框上，強度低，受力不平衡，滑塊易拉毛、卡死。另外，滑塊座未全部鑲在?？騼?nèi)，在長期高壓作用下，定模框楔緊塊固定端由彈性變形逐漸轉(zhuǎn)化為塑性變形，使滑塊后退，鑄件兩端尺寸增大、超差，不符合圖樣要求。筆者經(jīng)過認真分析總結(jié)，向技術人員提出以下改進建議：①動定模?？蜃稣w式結(jié)構(gòu)，以增加?？驈姸?。②加大模框周邊尺寸，使滑塊座全部含在?？騼?nèi)，導向部分加長，避免滑塊擺動。③滑塊鎖緊斜面高度需大于滑塊成形高度的1/2，使滑塊鎖緊力點平衡。④滑塊導向槽采用GCr15淬火，鑲于動模框內(nèi)，提高耐磨性。⑤滑塊座采用T10鋼調(diào)質(zhì)處理。

改進后的動?？颍瑥姸却鬄樵黾?，剛度高不易變形。滑塊與滑槽材料不同，且硬度也不同，親和力變小，不易拉毛、咬死。定?？虿捎谜w式后，鎖緊機構(gòu)與?？蛞惑w且高出分型面40mm，鎖緊斜楔面高度為滑塊成形高度的1/2，使滑塊鎖緊力點平衡，鎖緊牢固。生產(chǎn)至今模具未出現(xiàn)滑塊后退現(xiàn)象，鑄件尺寸保持在圖樣要求范圍之內(nèi)。

模具的使用、維護與保養(yǎng)對鑄件質(zhì)量及模具使用壽命影響極大，建立模具檔案卡，日常記錄模具生產(chǎn)情況、工作條件、損壞形式及累計生產(chǎn)鑄件數(shù)量等，模具使用后應進行全面拆卸清理整修。

零件表面涂覆防銹劑，記錄整修部位尺寸，并附上模具未修前的末件樣品，以備查考。模具正常生產(chǎn)前應進行預熱，達到所需溫度180～230℃，經(jīng)3～6次空載循環(huán)操作，方可正常使用。模具在生產(chǎn)一定數(shù)量的鑄件后應進行去應力退火處理，及時消除熱疲勞應力，對型腔進行打光處理，這是提高模具使用壽命的有效措施，也是提高鑄件表面質(zhì)量的好方法，因為多數(shù)鑄件表面缺陷往往是由于型腔龜裂紋造成的，鑄件表面粗糙的網(wǎng)紋給鑄件表面處理帶來很大困難。何時進行去應力退火與模具型腔的材料與鑄件大小和形狀有關，應該靈活掌握。

3.壓鑄工藝參數(shù)的選用對鑄件質(zhì)量的影響

壓鑄時金屬液填充型腔的過程，是將壓力、活塞速度、溫度及時間等工藝因素得到統(tǒng)一的過程。同時這些工藝要素互相影響、互相制約，相輔相成，只有合理選擇和調(diào)整這些要素，協(xié)調(diào)一致，才能獲得預期效果，提高壓鑄件的質(zhì)量。

（1）壓力 在壓鑄生產(chǎn)中，壓力的表示形式有壓射力和壓射比壓兩種。壓射力的大小由壓射缸的截面積和工作液的壓力所決定，是鑄件獲得致密組織和清晰輪廓的重要因素。壓射比壓對金屬液填充型腔的能力，以及壓鑄件的強度、致密性均有很大影響。增大壓射比壓可提高壓鑄件強度和致密性，但壓射比壓過高，會降低壓鑄模的使用壽命，增加粘模的傾向，并使壓鑄件的伸長率有所下降。

在保證壓鑄件成形和使用要求的前提下，應合理選用壓射比壓?，F(xiàn)以鋁合金汽車件為例，由于強度要求高，同時還有氣密性的要求，常用較大的比壓60～80MPa，對一般的覆蓋性鋁合金鑄件采用比壓為40～60MPa。一般情況下，壓射力或比壓大小可由鑄件結(jié)構(gòu)而定，薄壁鑄件可采用較小的壓射力或比壓，厚壁鑄件則需要較大的比壓。

（2）模具溫度 控制模具溫度對合金液的溫度、流動性、填充時間、填充流態(tài)，以及合金液的冷卻速度、結(jié)晶狀態(tài)和順序、收縮應力等具有重要影響。有效地控制與調(diào)節(jié)模具溫度，不僅可以延長壓鑄模壽命，提高生產(chǎn)率，同時也能夠提高壓鑄件的質(zhì)量。適當提高模具溫度，會有利于金屬液在模具內(nèi)的填充，對鑄件成形有幫助，且能夠提高鑄件的力學性能。但模具溫度過高，一方面合金液冷卻時間延長，壓鑄件容易形成凹陷或表面產(chǎn)生氣泡，其強度下降；另一方面鑄件易粘模，給脫模帶來困難，也會影響模具的使用壽命。模具溫度過低會影響合金液的流動性且造成鑄件冷隔。此外，應注意模具溫度的梯度不要過大，否則會因模具的熱脹冷縮不均勻引起模具型腔過早產(chǎn)生龜裂，影響壓鑄件表面質(zhì)量。模具溫度的選擇，通常應該根據(jù)其鑄件的形狀、壁厚、大小和結(jié)構(gòu)特點，以及合金的性質(zhì)、模具結(jié)構(gòu)及澆注條件等因素綜合考慮。

4.結(jié)語

為了獲得優(yōu)質(zhì)的壓鑄件產(chǎn)品，我們要對影響壓鑄件質(zhì)量的各種因素全方位考慮，要以質(zhì)量保證體系（ISO16949）貫穿于整個生產(chǎn)制造過程中，而壓鑄設備、壓鑄模具及壓鑄工藝參數(shù)是質(zhì)量保證體系中的幾個重要環(huán)節(jié)，需引起高度重視。