压力铸造件尺寸不良原因及改进

1、压力铸造件尺寸不良原因及改进文/重庆建设工业公司铸造车间/唐和雍摘要：本文主要是结合国内国外压铸件尺寸精度和公差标准，分析了压铸件的尺寸精度；对铸件尺寸的变化在模具内外的温度变化和相应模具温度变化进行定量分析；结合具体案例，针对压铸件尺寸变化产生的几种主要的热变形，收缩，出模困难等缺陷进行对策，对铸造工厂解决尺寸不良有很好的指导作用。关键词：压铸件尺寸精度热变形对策前言需求方尽可能要求提供的压铸件尺寸稳定，精度高，减少加工余量，提高工作效率和保证铸件尺寸稳定，而压铸件的提供方压铸厂有的并不熟悉铸件的应有尺寸精度，往往在获悉需方对其提出尺寸不良时，不知道从哪里下手，自己提供的产品应该有什么样的尺

2、寸精度？怎样提高尺寸精度？本文针对以上问题进行分析。不同国家标准的尺寸精度由于尺寸标准可以查表，本文以具体铸件进行分析，铸件图见图一，在图一中铸件的F-F预制孔是在定模上由销子成型，孔径为08处有一个预铸倒角在加工后有单边现象，一边倒角全无，一边有平面会产生加工后毛刺，产生这种缺陷的原因是什么？C-C中的长型孔，是动模上抽芯成型，在生产中圆孔尺寸为019.5处加工后经常有黑皮而不合格。它们的尺寸精度能达到多少？1.1国标一压铸件尺寸公差值(GB6414-86)根据国家标准，首先要选择公差等级，从1-16个级别，压铸的发展已非15年前的状态，从目前压铸件达到的尺寸等级来看，一般供应商都可以达到7

3、级以内，8-16级基本失去参考价值。1.2日本标准一铝合金压铸尺寸允许偏差(YGK-2-002)该标准分类较细，分为以下几类：一般部分尺寸允许偏差；精密极限尺寸允许偏差；内径尺寸允许偏差；外径尺寸允许偏差；垂直于铸模分型面方向的尺寸允许偏差；活动型芯部的尺寸允许偏差；推杆部的尺寸允许偏差；角度部的尺寸允许偏差；圆角部R的尺寸允许偏差。本文选用一般部分尺寸允许偏差和精密极限尺寸允许偏差以及分型面尺寸允许偏差进行分析一般部分尺寸允许偏差除孔或轴以外的一般部分(长、宽、高等)的尺寸允许偏差见表二。以按定型、动型的任意一方制作的部位为对象。精密极限尺寸允许偏差按定型、动型的任意一方制作的，需要精密度的

4、部位的尺寸允许偏差极限见表三。(即使是因为极限允许偏差而需要精密性的铸件也要极力避免标精密极限尺寸允许偏差，必须讨论标接近于一般部分尺寸允许偏差的数值。）分型面尺寸允许偏差分型面尺寸允许偏差适用于定型及动型之类的，按2个以上的模型制作的部位，还分为下列两类。a）垂直于铸模分型面方向的尺寸允许偏差见图二。B）活动型芯部的尺寸允许偏差见图三。精密级累计公差以下分析均按照YGK标准进行探讨，国标仅列出对比。图一中尺寸公差按照精密级别见表四从表四中我们选取了GB6414的最精密公差等级和YGK的精密极限公差为基准的公差标记为A,但在考虑分型面，活动型芯等增加的附加公差（由于孔内径需要加工，所以选择最小

5、偏差），最后得到（精密级）累计公差如表四中公差尺寸,这样按照累加公差对图一中提出问题进行再分析。铸件的精度对后续加工的影响为了分析图一中存在问题,以表四中的尺寸公差取正公差重新作图,简化后见图四,在图四中F-F的毛坯预铸倒角中心偏移0.28,加工M6螺孔后，a处加工后完全没有倒角,b处加工不规则。螺纹孔口平面又会因为加工形成反毛刺，为了解决这个问题，实际生产中取消预铸倒角由加工形成；在C-C中由于中心孔偏移0.68，而圆C19.5的单边加工余量为0.75，已经非常不容易保证，因此加工后容易产生黑皮，为了解决这个问题，实际中增加圆直径C19.5的加工余量为单边1，毛坯孔改小为直径C19，解决了加

6、工黑皮问题。铸件尺寸不良产生原理铸件尺寸超差的主要原因是铸件温度变化及模具温度变化，由于铸件和模具形状都很复杂，尺寸变化并不是一定按照固定的方式收缩变形，根据有关资料，图五清楚的表示了铸件随温度变化的过程。在上图中，铸件尺寸变化量等于该材料收缩率与温度差的积D2=D1X1+r（t2-t1），其中D为温差变化前后尺寸，r为材料的收缩率，t表示温度。铸件与模具之间有脱模剂等介质的存在，导致铸件顶出前，温度差达到100C。尺寸不良的主要原因就是设计不良，需要考虑溶液的温度，生产时模具的温度，生产工艺中的铸件留模时间，以及不同部位收缩量也会不同，最后达不到要求的尺寸精度。所以，从铸件设计，模具设计时就

7、要仔细考虑这些因素。几种常见尺寸不良的原因对策导致铸件尺寸不良可以简单的理解为是由于铸件的缺陷引起，即多数铸造缺陷会引起尺寸变化，比如：冷隔，拉伤，缩凹，变形，粘模，裂纹等都可以表现在尺寸变化上，只是有的变化量很小，并不引起尺寸的超差而不引起重视，下面对主要引起尺寸不良的几种情况进行分析。热变形的影响当铸件从模具中脱模后，由于取出的部位不同，不均等的热收缩导致铸件尺寸不均等变化，产生的铸件尺寸不良。原因：由于产品的壁厚不完全一致，存在壁厚壁薄的急剧变化，铸件存在应力集中，当取出铸件时不同部位收缩量并不等比例收缩；铸件在热状态下，很小的受力也会导致铸件变形，放置方法不正确也会导致变形。对策：产品

8、结构改进，比如光滑过渡，适当的圆角，壁厚的均匀化；适当设置加强筋，减少应力集中，增加铸件的刚性；模具的温度控制，不同部位设置冷却通道；改变脱模剂的使用方式，调整浓度，调整喷涂方法；取出铸件后进行水冷，减少变形量；取出铸件时轻拿轻放，减少外力变形。冷变形的影响在产品退火，机械加工以后产生的翘曲歪斜等变形原因：由于铸件存在残余应力，在后工序释放出来产生的不良。对策：产品设计的优化，适当增加加强筋，以增加刚性；减少铸件应力，降低浇注温度，降低模具温度，延长留模时间；优化退火工艺，调整时间，温度，冷却方式。热收缩裂纹对尺寸的影响在凝固结束后，铸件继续冷却的过程中会产生裂纹，该裂纹有继续延展的特性，该裂

9、纹对铸件具有继续割裂的倾向。原因：由于在模具内，有模具的支撑，铸件发生的热收缩的应力大于铸件的破断应力，特别是锡，铅等低熔点杂质元素过多时，更容易发生热脆裂。对策：开模时间缩短，模具温度增加；铸件壁厚均匀化，增加铸造圆角；增大脱模斜度。分模面的影响在模具的分模面上，由于存在错模问题，铸件处于不同的分模面上，造成不同模块上尺寸有错移。原因：在加工外形时，加工精度不够；模具刚性不足；动模，定模加工的定位精度有差异。对策：提高模具的加工精度；模块加大加厚，提高强度；提高模具的动定模具加工定位精度，对错模的进行修正。铸件顶出导致铸件尺寸不良开模或顶出铸件时发生的铸件变形，导致铸件尺寸超差。原因：模具粗

10、糙，研磨不足，加工时有切痕；开模时包紧力过大；顶出位置设置不合理；顶出力不够。对策：模具表面的研磨，消除加工痕迹；改变铸件结构，增加出模斜度；设计合理的顶杆位置，增加顶杆强度。抽芯导致铸件尺寸不良由于存在抽芯，在抽芯受力部位产生的铸件变形。原因：由于抽芯斜度设计不合理，抽芯销表面粗糙度差，抽芯冷却不到位，温度高，抽芯部位强度差。对策：增大出模斜度；增加抽芯表面光洁度；增加抽芯部位冷却；铸件增加加强筋，增加抽芯部强度。结论通过对铸件尺寸不良的理论分析，铸件在模具内外尺寸随温度变化的规律，铸造生产厂家明确了自己的铸件能达到的最精密尺寸标准，对一些常见缺陷导致的尺寸不良进行原因分析，找到了解决实际生

11、产中尺寸不良的主要方法。在我压铸工厂在尺寸控制方面起到了很好的指导作用。2011-5-5模具结构对压铸件质量的影响与改进方法文/浦学西摘要：通过对模具结构和铸件成型质量的综合分析，阐述了在改进压铸结构、浇注系统、内抽芯和冷却系统的方法和技术要点，排除影响铸件成型质量的不利因素，使模具结构更合理，提高模具的使用寿命，获得优质的合格铸件。关键词：压铸模、浇注系统、内抽芯、冷却系统引言压铸模是进行压铸生产的主要工艺装备，生产过程能否顺利进行，铸件质量有无保证，很大程度上取决于模具结构是否合理。在压铸生产时，正确的压铸工艺是获得优质铸件的决定因素，压铸模则是正确选择和调整工艺参数的基础。压铸模结构、浇

12、注系统、抽芯机构和冷却系统设计，直接影响铸件质量。图1所示零件外形尺寸大，形状复杂，模具设计在630吨压铸机上生产。根据零件设计的模具有7处需抽芯，难度大。经试模，发现存在以下问题：铸件表面质量差，有冷隔缺陷，充填不足，有缩孔;3个内抽芯机构定位不稳，顶出机构易折断；铸件变形量较大，质量不稳定。模具结构改进针对问题对浇注系统进行改进。由于原设计的浇道为开放式浇道，如图2所示，正对内浇口处的型腔尺寸较小，金属液与型腔瞬间碰撞后呈雾状，粘附于型腔壁上，使随后进入的金属液不能与它熔合而形成冷豆或冷隔缺陷，降低了表面质量。金属液在流动充填过程中，沿着铸件较长的一端充填时堵塞了溢流槽，影响整副模具的排气

13、，而且在末端没有设置溢流槽和排气槽，使得金属液裹住空气不能有效排气而形成气孔及缩孔，影响铸件质量。改进后的模具结构如图3所示，原开放式浇道改为导入式狭长浇道。把金属液引入型腔，在一侧设计了由宽到窄的浇道，起到了增压作用，使金属液在充填时，既有压力又有速度。为了使铸件的外表和内在质量更稳定，在动模较长一端型腔的末端，增设了溢流槽和排气槽。这样，溢流槽可积聚型腔内的冷金属和涂料，也加强了死角部位金属液的流动，排气槽又能使型腔内气流顺利排出，以引导金属液的充填。经过改进，对铸件末端的充填有很大帮助，铸件表面质量明显提高，气孔和缩孔现象基本消除。针对问题对抽芯机构进行改进。原设计模具结构受浇道位置的限

14、制，3个内抽芯只能设计为各自独立的斜推杆顶出机构，如图4、5所示。靠定位钉定位和推杆顶出，出现了定位不可靠现象。金属液冷却后对需抽芯型芯的抱紧力较大，在推出和脱模同时进行时，抽芯有一个横向力，推杆和型芯杆也有一个摩擦力，端面磨损较大，推杆受力后引起变形甚至折断，结构不稳定。同时由于铸件较长一端的2个单独推杆内抽芯定位不可靠，而造成铸件较长一端的形状、型孔位置不稳定。改进后的模具在考虑改进浇注系统的同时，留出一定的位置，将2个单独的斜推杆内抽芯改为一个整体式斜销内抽芯，如图6所示。采用整体式内抽芯后，锁紧力大，抽芯定位可靠，铸件的形状误差基本消除，解决了型芯位置不稳定和推杆磨损、易折断问题，提高

15、了模具结构的稳定性。而在铸件另一端的1个单独内抽芯，抽芯机构改为型芯杆与推出机构同步推出的方案，如图7所示。具体抽芯过程为：当模具闭合后，金属液充填完毕，铸件成型冷却，开模，推出机构推动上下顶板带动导轨向上移动，使型芯杆在动模镶块的斜孔内滑动，由于型芯杆与推出方向有一角度a，设推出距离为h,则抽芯距离L=hXtana。在推出同时，固定型芯杆的滑块在水平方向也有一移动量S=hXtana,当推出机构推出铸件一段距离后，设置在型芯杆上的型芯，逐渐脱离铸件，完成一次抽芯过程，如图8所示。经以上改进，模具结构更为合理，推出、脱模和定位更可靠，实用性较强，效果较佳。针对问题对型芯增加冷却水管。由于铸件外形

16、象U型架，壁厚不均匀，短的一端较厚，长的一端较簿，U型架底壁也较厚，因而压铸过程中铸件凝固冷却不一致，速度不均匀，导致铸件脱模后变形，不能达到铸件的尺寸精度。尤其是在模具工作一段时间后，模具温升过高，为了保证铸件质量，只能采用喷涂降温的方法，降低了生产效率，同时也增加了成本。由于模具一直处于高温状态下，加剧了模具表面的龟裂，缩短了模具的使用寿命。为了获得合理的温度分布，在模具型腔内形成一个循环水流冷却系统，使模具有一个均匀的温度场。模具的冷却水道设置在动、定模温度较高的型腔区域。冷却水道的进水口设置在动模型芯温度最高、热量较集中的导入式浇道处，进到U型架较短的一侧后，沿着U型架底部，再由U型架

17、较长一端出水，如图9(a)所示。水道孔径为10-12mm，距型腔底部约15mm，如图9(b)所示。采用循环式冷却水道，使得循环水直接沿着型腔底部降温，具有冷却快、效率高、控制比较方便的特点，起到了平衡模具温度的作用，大大改善了铸件的成型质量，提高了铸件质量的稳定性，还能防止由于温度过高而产生粘模，延长了模具使用寿命。结束语通过对模具浇注系统、冷却系统和抽芯机构的改进，降低了维修率，提高了生产效率。模具在使用过程中，压铸工艺参数稳定，铸件质量符合要求，达到了预期效果。重庆震昌金属模具有限公司刘震宇一、概况YTR5、YTR5D、YTR18、YTR18D、YTR3A、YTR3AD是浙江一胜特工模具股

18、份有限公司先后推出可以满足用于制造高精度大、中、小型压铸模、锻压模及挤压模具用钢。钢的冶炼：EAF+LF+VD+ESR；锭型：1.5T、3T、8T、10T、15T、20T;热加工：3T、5T、8T电液锤，1600T、4500T水压机加工，均采用精细化热处理，其中标有D标识的钢材除了精细化处理外，还进行形变等向性处理。检验手段：化学成分采用快速光谱分析仪，钢锭、钢材采用自动显示超声波探伤仪，理化检验采用定量、定性显微镜，相分析扫描仪，定氢、定氧、定氮分析仪，万能拉伸、抗弯、抗压试验机，冲击试验机，数显布、洛、维氏硬度计及显微硬度计等先进检测手段。上述钢种均具有二次硬化效应，抗回火稳定性好，在高温

19、500650C仍保持较高的硬度和强度。尤其突出的优点是抗热疲劳性能和抗铝液熔损性好，模具使用寿命高，取得了压铸模、锻压模及挤压模具使用客户的信誉和好评。二、钢的冶炼工艺特性1、基本工艺EAF+LF+VD+ESR応老1充储0血扯0电弧炉熔炼o真空精炼O特殊电渣重熔0均质化处理O雾向锻造组织细化处理O机加工O成品检测产品特性：比普通电渣重熔钢组织更致密高等向性能优异的耐热冲出疲劳抗力优良的韧性及延展性优良的加工性及抛光性良好的淬透性及热处理尺寸稳定性高纯净度，提高模具疲劳寿命三、钢材特性及应用1、YTR5EST牌号中国GB典型化学成分CCrMoSiVYTR54Cr5MoSiVl0.395.101.

20、551.100.90冶炼方法EAF+LF+VD+ESR交货状态精细化处理、球化退火W235HBMn0.30类似牌号AISI优质H13、ASSAB8407淬火1000-1040C经600及850C预热、油或风冷回火温度与硬度数值参考HRC热淬硬180-250C425-525C550-620C53-5551-52回火脆性区44-50为求模具工作尺寸稳定,稳定回火温度应比工作温度高约25C去机加应力加热至650C均热后，炉冷至500C空冷处退火800-850C透热后，缓冷理YTR5是采用特殊的冶炼工艺和严格的控制，所得到高纯度、组织细化的优质模具钢材，特别是YTR5D经过等向性处理后比其他的同类材料

21、有了更佳的各向同性，对于模具的抵抗机械疲劳及热应力疲劳具备了最好的效能。如运用于压铸模具、锻造模具、挤压模具等可比同类材料在使用硬度时提高1-2HRC而不会牺牲韧性。硬度高可以减缓热龟裂的发生，提高模具的使用寿命。应用：铝、镁、锌合金压铸模具挤压模具、热锻模具、塑胶模具2、YTR50EST牌号中国GB典型化学成分CCrMoSiVMnYTR54Cr5MoSiV0.395.101.301.000.400.35冶炼方法EAF+LF+VD+ESR交货状态精细化处理、球化退火W235HB类似牌号DIN1.2343、AISI优质H11YTR50是具有较好红硬性的高级热作模具钢，各个方向有优秀的韧性、塑性及

22、热疲劳抗力；是有很好性价比的通用热作模具材料。应用：铝、镁、锌合金压铸模具挤压模具热锻模具塑胶模具3、YTR18EST牌号中国GB典型化学成分CCrMoSiVMnYTR184Cr5Mo2SiV10.385.101.800.500.800.30冶炼方法EAF+LF+VD+ESR类似牌号日本日立DAC55、ASSABDIEVAR交货状态精细化处理、球化退火W235HBYTR18是采用最先进的冶炼技术及工艺生产的高寿命热作模具钢，具有超强的抗龟裂性、抗开裂性、搞热磨损性和抗塑性变形能力。这些独特的性能使TYR18及YTR18D无论在压铸、锻造和挤压都是最佳的选择。由于YTR18拥有极佳的韧性和淬透性

23、对抗龟裂性进一步增强，如果开裂不是主要失效机理，模具的工作硬度可以提高2HRC。应用：大型的或型腔较复杂之铝、镁、锌合金压铸模具挤压模具温、热锻模具塑胶模具4、YTR3AEST牌号中国GB典型化学成分SiVMnCCrMoYTR3A4Cr3W2Mo2V0.403.401.800.450.900.70冶炼方法EAF+LF+VD+ESR交货状态精细化处理、球化退火W235HBYTR3A是一胜特公司专门为锤锻模具用钢研发的专利产品。由于YTR3A具有极高的红硬性及热疲劳抗力所以亦可用于例如铜等高温合金的压铸。应用：铜合金压铸模具温、热锻模具压铸模具浇排系统的研究文/莆田市荣兴机械有限公司/吴玉荣压铸是

24、有色金属成型的一个重要手段之一。在压铸过程中，由于型腔内的金属液流动状态不同，可能产生冷隔、花纹、气孔、偏析等不良现象。为了防止这些不良现象，控制型腔内的金属液流动状态是相当必要的。而控制型腔内的金属液流动状态，关键就在于压铸模具浇排系统的研究与设计。1、压铸模具的制作流程压铸模具制作的CAD/CAE/CAM/CAT流程。2、压铸模具浇排系统的设计在压铸模具浇排系统的研究中，其浇口位置、形状是控制溶液的流动状态和填充方向的重要因素。首先着眼于浇口位置、浇道形状，进行设计浇口及浇道和集渣包、溢流槽、排气道；然后使用CAE软件进行型腔内部的溶液流动状态进行解析。内浇道及内浇口的位置与尺寸，对于填充

25、方式有决定性的影响。内浇口的设计成品设置浇口时，通常按下列程序进行：浇口断面积计算公式：A=U/（vt）:制品体积（cln。）A：浇口断面积（cm2）:浇口铝溶液速度（cm/s）T：填充时间（s）计算出内浇口截面积。根据内浇口截面积，设定浇口形状，然后设置浇口位置，初部设计液流槽及集渣包位置。制作不同的浇口方案（通常先使内浇道截面积小一些，试验后需要时可再扩大），制成3D数据。根据制成的3D数据进行CAE分析（即流态解析）。针对解析结果进行评价。评价后若存在不良现象，应进行方案改善，然后再进行CAE分析，直到取得较满意的方案。浇道、排气系统设计内浇口应设置在使金属液在形腔里流动状态最好、排气充

26、、型腔内各个角落都能充满金属液的位置。尽可能采用一个内浇口。如果需要多个内浇口，应注意使金属液的流动相互不受干扰或在型腔内不分散地相遇（即引导金属流顺一个方向流动），避免型腔内各股金属液汇合时出现涡流。当压铸件尺寸较大时，有时不可能仅从一个内浇道获的所需的内浇道截面积，因此必须采用多个内浇道。但是应注意到内浇道的设置应保证引导金属液只沿着一个方向流动，以避免型腔内各股金属液汇合时出现涡流。金属液流束应尽可能少地在型腔内转弯，以便使金属液能达到压铸件的厚壁部位。金属液流程应尽可能短而均匀。内浇道截面积向着内浇道方向逐渐缩小，以减少气体卷人，有利于提高压铸件的致密性。内浇道在流动过程中应园滑过渡，

27、尽可能避免急转与流动冲击。多腔时对浇道截面积应按各腔容积比进行分段减少。型腔中的空气和润滑剂挥发的气体，应由流人的金属液推到排气槽处，然后从排气槽处逸出型腔。特别是金属液的流动不应将气体留在盲孔内和过早地堵塞排气槽。金属流束不应在散热不良处形成热冲击。对带有筋的压铸件，应尽可能地让金属流顺筋的方向流动。应避免金属液直接冲刷容易损坏的模具部分和型芯。不可避免时，应在内浇道上设定出隔离带，避免热冲击。通常内浇道愈宽愈厚，非均匀流动的危险也愈大。同时应尽量不要采用过厚的内浇口；避免切除内浇道时产生变形。型腔的排气溢流槽是为了排除铸造时最初喷入的金属液，并且使模具的温度一致。液流槽设在铸型容易存气的位

28、置，作为排出气体用，改善金属液的流动状态，把金属液导向型腔的各个角落，以得到良好的铸造表面。排气槽有连接在溢流槽与集渣包前面的，也有与型腔直接连接的。排气槽的总截面积应大致相当于内浇道截面积。分型面上的排气槽的位置是根据型腔内金属液流动状态而确定的。排气槽最好是“不直通的”而是“弯曲的，防止金属液外喷伤人。分型面上的排气槽的深度通常为0.05mm-0.15mm；位于型腔内的排气槽深度通常为0.3mm0.5mm；位于模具边缘的排气槽深度通常为0.1mm0.15mm；排气槽的宽度一般为5mm20mm。顶针与推杆的排气间隙对于型腔的排气非常重要，通常控制在0.01mm-0.02mm，或放大到不产生毛

29、刺为止。固定式型芯的排气也是一有效的排气方法。通常在型芯周边单边控制有0.05mm-0.08mm的间隙，让型芯定位颈部开出排气槽宽、厚各lmm-2mm,将型腔内的气体顺颈部开出排气槽由型腔底部排出。排气槽的粗糙度也不应忽视，应保持较高的光洁度，避免在使用过程中被涂料粘连脏物而堵塞，影响排气流动解析评价与对策模具设计过程中，应尽可能让金属流顺一个方向流动，流动解析后，发现型腔中出现涡流时，应当改变内浇口导人角或改变尺寸，以期排除涡流状态。金属液交汇时，在停止流动前还要让金属液继续流动一段距离；从而在交汇处的型腔外应增设溢流槽和集渣包，将过冷的金属液及空气化合物流入溢流槽和集渣包；让后续金属液清洁

30、、常温。针对不同部位填充速度不一时，应调整内浇口的厚度或宽度（必要时逐渐加大），达到填充速度基本一致的目的，但应尽可能通过加宽内浇道来实现。流动解析后发现填充滞后的部位，也可增设内浇道。对于薄壁压铸件，必须选用较短的填充时间进行压铸；从而应通过加大内浇道的截面积来减少填充时间，以大到较好的表面质量。对于致密性要求高的厚壁压铸件，必须保证有效地进行排气。应选用中等的填充时问进行压铸。故应对内浇道的截面进行调整，以取得相应的填充时问，获得较好的表面质量和内部质量。总之，在压铸模具设计过程中，要注意避免许多不良现象产生。即便在当今具备CAE分析手段的时代，在内浇道设计初期，将总结出的经验先行考虑进浇

31、排系统，进行有机的结合，分析、改善、提升，势必起到事半功倍的作用。从内浇口入手提高压铸模具的“适应性”文/崔爱军【摘要】本文主通过实例从内浇口的面积、导向角等方面，论述了内浇口与模具“适应性”之间的关系为今后的模具设计及压铸生产中类似问题的解决提供了思路。关键词】内浇口、压铸模、适应性所谓模具的适应性是指同一副模具在不同的压铸机上，由不同的人员操作以及在较宽范围内的工艺参数的条件下，生产出合格压铸件的顺利程度而在压铸实际生产过程中，影响压铸件质量的因素较多。诸如：压射压力、压射速度、快压启动位置、熔炉保温温度、模具温度、模具结构等，在这些因素中哪些因素对压铸件的质量影响较大呢？在压铸生产企业中

32、一个普遍的观点是：模具对压铸件质量的影响占了百分之七十，而内浇口参数对模具的适应性又起着举足轻重的作用。现略举几例说明模具内浇口对模具的“适应性”的影响及处理方式。一、内浇口截面积对压铸件质量的影响在一定的压射条件下，内浇口面积过大时，会使填充速度过低，金属过早凝固，甚至导致充填不足；而过小的内浇口面积，会使喷射加剧，增加热量损失，产生涡流并卷入过多的气体，对模具冲刷加剧，导致模具早期报废。内浇口截面积的大小，常常是凭经验在设计绘图过程中来确定的，单纯地依据经验公式所计算内浇口的截面积，割裂了内浇口截面积与充填速度和充填时间的密切联系，内浇口截面积与充填速度和充填时间之间存在着不能有效匹配的风

33、险，设计结果能在多大的工艺范围内进行修改，设计者并不清楚。个人经验不同得出的内浇口截面积相差悬殊，在实践中就会出现模具适应性差的现象；生产实践中模具内浇口截面积与压铸件不匹配的情况屡见不鲜，当这种不匹配性差距不大时，其表现并不是很明显，在模具使用中，操作人员常常会感到模具不好用；当其差距较大时就会明显的表现出来，压铸件无法成形、废品率高、质量不稳定等。下面所述是一个真实的生产实例；这是一个桶状的壳体类零件，平均壁厚4.5mm左右；采用的合金为：ADC12,压铸件重量（包含净重和渣包）4700克，内浇口截面积460mm见附图1。使用设备：800T压铸机压射头直径110。主要工艺参数为：浇铸温度6

34、50C、模具温度230C、快压射行程202mm、快压射手轮开度7圈。在生产过程中发现压铸件填充不满，表面质量差：废品率高达50以上：从图1可以看出，这是一个形状比较简单的压铸件。其浇排系统的设计基本上是合理的，一般情况下，上述压铸工艺是能生产出合格产品的。针对出现的质量问题我们本着先易后难的方针，再次对生产工艺进行了适当的调整但是，基本无效。为此，我们根据模具和压铸机的参数画出了PQ2图：如图2所示。10E23D253CTStoS-IfctT询FlED5CI-103D2DIO主=4I：IERztJ7-lktC-Cr主从图上发现，生产发生异常的主要原因是内浇口截面积与压射系统不协调引起的。我们知

35、道，对于体积较大的产品，当浇口面积较小时将导致填充时间过长，型腔不能完全填充或填充不满。制品表面出现大面积的冷隔及夹杂着大量的冷料块，整体强度严重下降；这就要求压射系统所能达到的实际填充时间要小于压铸件需要的填充时间，压铸件需要的最长填充时间的计算可参见下式：T=KXXX1000X(TI-TF+SXZ)/(TFTD)其中：T为压铸件需要的最长填充时间，单位ms,K为系数，与所用的模具材料有关，常用模具钢H13的值为0.0346,X为压铸件平均壁厚，单位mm，TI为金属液温度，单位。C，TF为金属液最低流动温度，单位。C,S为目标固体百分率，单位%，Z为固体系数，单位%，TD为模具温度，单位C。

36、根据上式计算的充型时间为88.8ms这是一个与工艺参数、压铸件壁厚相关，而与内浇口截面积无关的经验计算值：由P-Q2计算可知，在内浇1：3面积为460mm时，该压铸模具和设备所组成的压铸系统所能达到的最小充型时间为86.3ms。显然，这个值与压铸件需要的最长填充时间相差无几，在这种条件下，生产过程中就会对工艺参数要求很高，工艺的略微波动会造成压铸件表面产生各种各样的缺陷，这样的模具如果放到一台性能更高的压铸机上生产也有可能顺利的生产合格的压铸件，但在现有的压铸机上是很难正常生产的。根据计算，当内浇口面积达到700mm2时，系统所能达到的最小充型时间为64.9ms，这个值与压铸件需要的最长填充时

37、间相比留有较大的调整空间，这就为压铸工艺的调整留下了充分的余地。这样的模具基本可以适应各种不同性能的压铸设备上生产用修改后的模具试生产，操作人员普遍反映，模具好用了、废品率也下降到了3%左右。二、内浇口形状对压铸件质量的影响尽管压铸件内浇口的形状与压铸件的外形有很大的关系。实际设计中更是千差万别，但是参照一些模具设计手册和一些成功的经验数据，一般都能设计出比较合理的内浇口结构。对于各种内浇口的设计，请参阅相关资料，本文不再赘述。下面主要就浇口设计中的局部细节对模具“适应性”的影响加以浅述。内浇口导向角度对压铸件成型的影响在模具使用中发现，内浇口的导向角对压铸件的填充起着一个至关重要的作用，不恰

38、当的导向角度将会导致模具的“适应性”大大降低下面以摩托车上常见的一种零件缓冲体为例加以说明。该产品采用的合金为：ADC12，压铸件重量(包含净重和渣包)705克，平均壁厚4.3mm，单腔内浇口面积145mm2；使用设备：280T压铸机压射头直径60模具结构为一模两腔，主要工艺参数为：保温温度630C、模具温度220C、快压射行程95mm、快压射手轮开度4.5圈。生产过程中发现在图3所示部位产品油污、夹皮（所谓夹皮是指：压铸件局部出现分层）严重；不同的操作人员生产，废品率相差较大，这就是个典型的模具“适应性”差的现象；技术熟练的操作人员基本上能正常生产，熟练程度稍差的人员，几乎不能正常生产。1）

39、从模具填充上分析从压铸系统的浇道部分可看出，其扇形角度很小，内浇口导向角几乎为零（见图3），金属液进入型腔后就快速的冲击到型腔对面，封闭两侧的两个渣包造成图3所示的局部区域内的空气、脱模剂混和气体等无法正常排出，导致压铸件局部夹皮油污严重。2）从人的因素分析人的因素方面，主要在于脱模剂的喷涂控制，由于压铸生产是采用手工喷涂脱模剂，每个人的经验不同，喷涂差异较大。如果脱模剂喷涂过多，则产生废品，喷涂过少又易发生粘模。由于模具排气不畅，稍微的喷涂差异，就会造成产品报废只有个别技术熟练的操作人员才能进行生产，对脱模剂喷涂量的要求，到了一个近乎苛刻的地步。根据上述分析，解决问题的思路在于改善缺陷部位的

40、排气；最后决定仍然利用原有的浇排系统，通过改变内浇口的导向角来改进图4。在A处所示部位增加了内浇口的导向角。通过内浇口导向角度的更改，改善了模具的填充质量，提高了模具的“适应性”。浇口与压铸件本体结合处细节的处理在生产壳类零件时，经常会发生的一个问题是压铸件在内浇口处开裂，造成产品报废。仔细观察压铸件开裂部位会发现,所有的裂纹均是沿着内浇口的前沿向压铸件内部延伸的；其形成的主要原因在于内浇口处的局部尖角所形成的内部应力较大。而浇口的去除，多数是靠敲击去除的，操作人员在去除浇口时，由于浇口处局部受力较大，造成了压铸件开裂。针对此类开裂问题，可对模具做一个简单的处理，消除局部尖角即可。对模具处理后

41、，压铸件未再发生过类似的问题。三、结束语通过上述实例分析，我们可以看出，压铸模具的内浇口设计对于压铸模具的“适应性”的影响是很大的，一个合理的内浇口参数是生产出优质产品、保证模具“适应性”的基础；但同时，内浇口的局部细节的处理不当往往是模具“适应性”差的重要因素；合理的内浇口设计加上局部细节的优化组合是提高模具“适应性”的有效途径，也是改善产品质量，降低废品率的根本保证。本文公式说明：这是一个在各种参考资料上都能见到的一个经验公式，公式的计算比较筒单，需要注意的是，公式中s和z的取值是不包含其后面的的。提高铝合金泵体压铸件非加工面质量的措施文/上海皮尔博格有色零部件有限公司压铸分厂/夏春英摘要

42、：对泵体类铝合金压铸件表面质量差和模具寿命短的原因进行了分析，并针对由于模具开裂引起铸件粗糙度超差，“粥样”花纹、“细小麻点”等铸件表面质量问题，采取合理安排内浇道、增加倒角、调整自动喷涂机及更换脱模剂等解决措施。结果使铸造表面达到了密封面的粗糙度要求，免除了机加工，并且延长了模具使用寿命。降低了产品的生产成本。为降低成本，产品设计总是希望尽量减少精加工，要求铸件表面质量直接达到产品要求，而对铸件粗糙度要求提高后，模具的寿命大大降低，只要模具在有高粗糙度要求的部位出现细小裂纹，就无法再用于生产，这不仅增加铸造成本，而且由于模具报废速度过快，造成了供货紧张的问题。为此需要提高模具寿命以确保生产顺

43、利进行。1、模具开裂导致的粗糙度超差模具开裂，铸件在密封面部位出现突起或凹下毛刺而造成粗糙度超差。如图1所示，由于模具有细小裂纹造成铸件相应部位不能达到粗糙度Ra25的要求。1.1产生原因（1）内浇道直冲具有粗糙度要求的非加工平面，造成模具局部处于高温状态，导致表面开裂。（2）为了获得高致密度铸件，需提高二级压射速度和增压压力，致使模具局部因受高压冲刷而过早开裂。（3）由于铸件结构问题（如壁厚相差太大）使模具局部壁厚太薄而容易开裂。1.2改进措施（1）合理安排内浇道，将其位置抬高避免铝液直接冲刷有粗糙度要求的平面；增加倒角，引导铝液改变充填型腔的方向，以避免锅液直接冲刷铸件有粗糙度要求的模具相

44、应部位，并有效防止重要部位处产生热节，减少模具龟裂的倾向。在产品结构不允许的情况下，可同客户协商，对产品结构或壁厚做适当修改，以达到目的。如图2所示，原设计中此部位壁厚太薄且直对着密封面，不利于设置内浇道；改进后增加了此部位的壁厚，内浇道抬高，可避免铝液直接冲刷密封面。产品在开发前进行CAE分析，以得到更合理的浇注系统，既可获得好的内在质量，又可避免高浇注速度和增压压力，以延长模具寿命。如图3所示，原内浇道方向和位置使铝液充填行程较长；改变内浇道方向和位置后，铝液充填行程较短，二级速度和增压压力较低既可保证产品的质量，模具也不容易开裂。在不影响装配和产品性能的前提下，与客户协商局部放大过渡网角

45、或工艺搭子，以避免模具出现过小壁厚而过早开裂。加强模具保养，使用规定次数后，要对模具进行消除应力的退火处理(使用2000次后，进行消应力退火处理尤其重要)。制作模具时应在尺寸公差允许范围内，预留研磨余量，以便在模具出现细小裂纹时可以研磨模具，切断裂纹，避免裂纹继续增长而造成粗糙度超差。2、铸件出现“粥样”花纹使粗糙度超差产生原因脱模剂堆积到一定量，铸件相应部位出现“粥样”花纹而粗糙度超差，这些问题往往出现在铝液流动的拐角位置或排气不畅的部位(如图4所示)防止措施调整自动喷涂喷嘴位置，调节喷嘴喷涂流量，防止脱模剂堆积；增加铸件排气槽，使铸件排气顺畅，防止脱模剂堆积；更换脱模剂类型，使用水基脱模剂

46、，防止由于脱模剂中的石蜡雾化不充分而逐渐堆积；在出现脱模剂堆积时及时研磨模具，防止粗糙度超差。3、铸件表面出现“细小麻点”此类缺陷易出现在较大平面，呈细小麻点状，似皮下气孔或缩瘪，如图5所示。产生原因这种缺陷容易被误认为是工艺问题或铝液质量问题，其产生的原因也是由于脱模剂中的石蜡成分未充分雾化或脱模剂中存在杂质，它们未被压缩空气吹干净，在铝液的冲刷下逐渐堆积在局部位置而产生的。防止措施1)及时清理自动喷涂机喷嘴及管道，调整喷嘴位置和喷涂流量。2）更换脱模剂类型，使用水基脱模剂。4、结束语通过以上方法和措施，模具使用次数从原来的不到l万次，增加到8万次以上，既解决了备模跟不上而影响按时供货的问题

47、，又节省了625万元年的模具费；二级压射速度降低到原来的80，增压压力减少到原来的90，既增加了模具寿命，又降低了模具故障率，生产过程稳定，班产量提高了30以上；产品生产过程稳定，质量稳步提升，为类似产品的开发提供了宝贵的经验，目前此经验已得到推广。铝合金热处理工艺铝合金热处理原理铝合金铸件的热处理就是选用某一热处理规范，控制加热速度升到某一相应温度下保温一定时间并以一定得速度冷却，改变其合金的组织，其主要目的是提高合金的力学性能，增强耐腐蚀性能，改善加工性能，获得尺寸的稳定性。铝合金热处理特点众所周知，对于含碳量较高的钢，经淬火后立即获得很高的硬度，而塑性则很低。然而对铝合金并不然，铝合金刚

48、淬火后，强度与硬度并不立即升高，至于塑性非但没有下降，反而有所上升。但这种淬火后的合金，放置一段时间（如46昼夜后），强度和硬度会显著提高，而塑性则明显降低。淬火后铝合金的强度、硬度随时间增长而显著提高的现象，称为时效。时效可以在常温下发生，称自然时效，也可以在高于室温的某一温度范围（如100C200C）内发生，称人工时效。铝合金时效强化原理铝合金的时效硬化是一个相当复杂的过程，它不仅决定于合金的组成、时效工艺，还取决于合金在生产过程中缩造成的缺陷，特别是空位、位错的数量和分布等。目前普遍认为时效硬化是溶质原子偏聚形成硬化区的结果。铝合金在淬火加热时，合金中形成了空位，在淬火时，由于冷却快，这

49、些空位来不及移出，便被“固定”在晶体内。这些在过饱和固溶体内的空位大多与溶质原子结合在一起。由于过饱和固溶体处于不稳定状态，必然向平衡状态转变，空位的存在，加速了溶质原子的扩散速度，因而加速了溶质原子的偏聚。硬化区的大小和数量取决于淬火温度与淬火冷却速度。淬火温度越高，空位浓度越大，硬化区的数量也就越多，硬化区的尺寸减小。淬火冷却速度越大，固溶体内所固定的空位越多，有利于增加硬化区的数量，减小硬化区的尺寸。圈一1沉淀硬化合金系的一个基本特征是随温度而变化的平衡固溶度，即随温度增加固溶度增加，大多数可热处理强化的的铝合金都符合这一条件。沉淀硬化所要求的溶解度一温度关系，可用铝铜系的Al4Cu合金

50、说明合金时效的组成和结构的变化。图一1铝铜系富铝部分的二元相图，在548C进行共晶转变L-a+0(CuAl2)。铜在a相中的极限溶解度5.65%(548C)，随着温度的下降，固溶度急剧减小，室温下约为0.05%。在时效热处理过程中，该合金组织有以下几个变化过程：形成溶质原子偏聚区一GP(I)区在新淬火状态的过饱和固溶体中，铜原子在铝晶格中的分布是任意的、无序的。时效初期，即时效温度低或时效时间短时，铜原子在铝基体上的某些晶面上聚集，形成溶质原子偏聚区，称GP(I)区。GP(I)区与基体a保持共格关系，这些聚合体构成了提高抗变形的共格应变区，故使合金的强度、硬度升高。GP区有序化一形成GP(II

51、)区随着时效温度升高或时效时间延长，铜原子继续偏聚并发生有序化，即形成6P(I)区。它与基体a仍保持共格关系，但尺寸较GP(I)区大。它可视为中间过渡相，常用表示。它比GP(I)区周围的畸变更大，对位错运动的阻碍进一步增大，因此时效强化作用更大，e”相析出阶段为合金达到最大强化的阶段。形成过渡相o随着时效过程的进一步发展，铜原子在GP(II)区继续偏聚，当铜原子与铝原子比为1：2时，形成过渡相0。由于的点阵常数发生较大的变化，故当其形成时与基体共格关系开始破坏，即由完全共格变为局部共格，因此相周围基体的共格畸变减弱，对位错运动的阻碍作用亦减小，表现在合金性能上硬度开始下降。由此可见，共格畸变的

52、存在是造成合金时效强化的重要因素。形成稳定的e相过渡相从铝基固溶体中完全脱溶，形成与基体有明显界面的独立的稳定相CuAl2,称为。相此时。相与基体的共格关系完全破坏，并有自己独立的晶格，其畸变也随之消失，并随时效温度的提高或时间的延长相的质点聚集长大，合金的强度、硬度进一步下降，合金就软化并称为“过时效”。相聚集长大而变得粗大。铝铜二元合金的时效原理及其一般规律对于其他工业铝合金也适用。但合金的种类不同，形成的GP区、过渡相以及最后析出的稳定性各不相同，时效强化效果也不一样。不同合金系时效过程亦不完全都经历了上述四个阶段，有的合金不经过GP(II)区，直接形成过渡相。就是同一合金因时效的温度和

53、时间不同，亦不完全依次经历时效全过程，例如有的合金在自然时效时只进行到GP(I)区至GP(II)区即告终了。在人工时效，若时效温度过高，则可以不经过GP区，而直接从过饱和固溶体中析出过渡相，合计时效进行的程度，直接关系到时效后合金的结构和性能。影响时效的因素从淬火到人工时效之间停留时间的影响研究发现，某些铝合金如AlMgSi系合金在室温停留后再进行人工时效，合金的强度指标达不到最大值，而塑性有所上升。如ZL101铸造铝合金，淬火后在室温下停留一天后再进行人工时效，强度极限较淬火后立即时效的要低1020Mpa，但塑性要比立刻进行时效的铝合金有所提高。合金化学成分的影响一种合金能否通过时效强化，首

54、先取决于组成合金的元素能否溶解于固溶体以及固溶度随温度变化的程度。如硅、锰在铝中的固溶度比较小，且随温度变化不大，而镁、锌虽然在铝基固溶体中有较大的固溶度，但它们与铝形成的化合物的结构与基体差异不大，强化效果甚微。因此，二元铝硅、铝锰、铝镁、铝锌通常都不采用时效强化处理。而有些二元合金，如铝铜合金，及三元合金或多元合金，如铝镁硅、铝铜镁硅合金等，它们在热处理过程中有溶解度和固态相变，则可通过热处理进行强化。合金的固溶处理工艺影响为获得良好的时效强化效果，在不发生过热、过烧及晶粒长大的条件下，淬火加热温度高些，保温时间长些，有利于获得最大过饱和度的均匀固溶体。另外在淬火冷却过程不析出第二相，否则

55、在随后时效处理时，已析出相将起晶核作用，造成局部不均匀析出而降低时效强化效果。时效温度的影响在不同温度时效时，析出相的临界晶核大小、数量、成分以及聚集长大的速度不同，若温度过低由于扩散困难，GP区不易形成，时效后强度、硬度低，当时效温度过高时，扩散易进行，过饱和固溶体中析出相的临界晶核尺寸大，时效后强度、硬度偏低，即产生过时效。因此，各种合金都有最适宜的时效温度。铝合金的回归现象经淬火自然时效后的铝合金（如铝一铜）重新加热到200250C，然后快冷到室温，则合金强度下降，重新变软，性能恢复到刚淬火状态；如在室温下放置，则与新淬火合金一样，仍能进行正常的自然时效，这种现象称为回归现象。关于回归现

56、象的解释是合金在室温自然时效时，形成GP区尺寸较小，加热到较高温度时，这些小的GP区不再稳定而重新溶入固溶体中，此时将合金快冷到室温，则合金又恢复到新淬火状态，仍可重新自然时效。在理论上回归处理不受处理次数的限制，但实际上，回归处理时很难使析出相完全重溶，造成以后时效过程呈局部析出，使时效强化效果逐次减弱同时在反复加热过程中，固溶体晶粒有越来越大的趋势，这对性能不利。因此回归处理仅用于修理飞机用的铆钉合金，即可利用这一现象，随时进行铆接，而对其他铝合金则没有使用价值。固溶处理与淬冷为了利用沉淀硬化反应，首先通过加热及快速冷却，形成一种过饱和的固溶体。形成固溶体的工艺过程称固溶热处理。其目的是把

57、合金最大量实际可溶解的硬化元素溶于固溶体中。这一工艺过程包括把合金加热到足够高温度下保温足够长时间然后水中快冷。概括地说，提高铝合金强度、硬度的热处理，包括三个步骤的工艺过程：（1）固溶热处理可溶相的溶解。（2）淬火过饱和固溶体的形成。（3）时效在室温下（自然时效）或高温下（人工时效或沉淀热处理）溶质原子的沉淀析出.压铸工艺前言压铸工艺是将压铸机、压铸模、和压铸合金三大要素有机的组合而加以综合运用的过程。压铸是金属按填充型腔的过程，是将压力、速度、温度以及时间等工艺因素得到动态平衡的过程。这些工艺因素既相互制约，且相辅相成，只有正确选择和调整这些因素，使之协调一致，才能获得预期的结果。压铸过程

58、中，不仅重视铸件结构的工艺性，铸型的先进性，压铸机性能和结构优良性，压铸合金选用的适应性和熔炼工艺的规范性。更应重视压力、速度、和时间等工艺参数对铸件质量的重要作用。一、压力压力的存在是压铸工艺区别于其他铸造方法的主要特点。压力是使铸件获得组织致密和轮廓清晰的因素。压力的表示形式有压射力和比压两种。1、压射力的产生压射力是压铸机压射机构中推动压射活塞运动的力。压射力是反映压铸机功能的一个主要参数。压射力的大小是由压射缸的截面积和工作液的压力所决定。压射力的公式如下：F压=P液XA缸2、比压的产生压室内熔融金属在单位面积上所受的压力称为比压。比压是压射力与压室截面积的比值。其计算公式如下：P比=

59、P射/A室比压是熔融金属在填充过程中各阶段实际得到的作用力的大小的表示方法，反映了熔融金属在填充的各个阶段以及金属流经各个不同截面积时的力的概念。3、比压的分类将填充时的比压称为填充比压又称压射比压。增压阶段的比压称为增压比压这两个比压的大小同样都是根据压射力来确定的。4、比压的作用填充比压是克服浇注系统和型腔中的流动阻力，特别是内浇口处的阻力，使金属液流保证达到需要的内浇口速度。增压比压则是决定了正在凝固的金属所受到的压力以及这时所形成的胀型力的大小。5、比压的影响比压对铸件机械性能的影响：比压增大，结晶细，细晶层增厚，由于填充特性改善，表面质量提咼，气孔影响减轻，从而抗拉强度提咼。60对填

60、充条件的影响：合金熔液在高比压下填充型腔，合金温度升高，流动性改善，有利于铸件质量的提高。6、影响压力的因素压铸合金特性，如流动性等，流动性好，有效比压越大合金浇注温度和模具温度，温度过低，压力损耗增大铸件结构和浇注系统设计，填充阻力越大，压力有效率越低7、比压的选择根据铸件的强度要求：将铸件分为有强度要求和一般要求两类，对于有强度要求的零件，应该具有良好的致密度。应采用高的增压比压。在其它条件相同的条件下，比压提高铸件密度提高，强度大大提高根据铸件的壁厚要求：在一般的情况下，压铸薄壁铸件时，型腔中的流动阻力较大，内浇口也采用较薄的厚度，因此具有大的阻力，故要有较大的填充比压，才能保证达到需要