铝合金压铸件砂孔如何控制
这是一个铝合金压铸件生产中非常常见且关键的质量问题。控制砂孔(通常更准确地称为“气孔”或“缩孔”,但外观类似砂眼,故俗称砂孔)是一个系统工程,需要从多个环节进行管控。
砂孔的本质主要是两类:
1. 气孔:由卷入的气体(空气、脱模剂挥发气体、合金液本身含气)在铸件内部形成的光滑孔洞。
2. 缩孔:由合金凝固收缩时得不到足够的金属液补充而形成的粗糙、不规则孔洞。
实际生产中往往是两者共同作用的结果。以下是控制砂孔的综合方案:
一、 压铸工艺参数控制(核心环节)
这是现场控制最直接、最有效的部分。
1. 慢压射速度与行程:
· 目的:防止金属液在通过浇口杯和流道时产生湍流和卷气。
· 控制:调整慢压射阶段,使冲头缓慢平稳推进,确保金属液刚好充满压射室(料筒)而不溢出。慢压射行程应使金属液到达浇口前沿。
2. 快压射速度与压力:
· 目的:高速填充型腔,使金属液在凝固前充满,并建立最终压力进行补缩。
· 控制:在保证不产生严重飞边和卷气的前提下,尽可能采用高的快压射速度。增压压力必须足够大且及时建立,以将气体充分压缩并通过排气系统排出,并对厚大部位进行有效的补缩。
3. 模具温度:
· 目的:均衡的模温可以保证填充顺序和凝固顺序合理。
· 控制:使用模温机将模具预热并保持在最佳工作温度范围(通常铝合金为180-280°C)。模温过低会导致冷隔、表面缺陷并加剧卷气;模温过高会导致粘模、缩陷,并且冷却缓慢易产生缩孔。重点保证内浇口附近和厚大区域的模温。
4. 留模时间:
· 目的:保证铸件有足够的强度顶出,不会因为内部未完全凝固而产生拉伤或内部缩孔。
· 控制:根据铸件壁厚和模温调整留模时间。时间过短,心部未凝固,顶出时表面会鼓包(内部是缩孔);时间过长,降低生产效率。
二、 模具设计与维护
模具是源头,设计不良的模具很难通过调整工艺来弥补。
1. 浇排系统设计:
· 浇道与内浇口:内浇口速度是关键参数(通常铝合金30-60m/s)。速度过低会导致填充不良,过高则严重卷气。设计应保证金属液平稳、顺序地填充型腔。
· 溢流槽与排气槽:这是排出气体的最重要通道!
· 溢流槽:设置在金属液最后填充的区域,用于容纳冷污金属和富含气体的金属液。
· 排气槽:必须与溢流槽配合,设置在溢流槽后端。排气槽深度通常为0.10-0.15mm,宽度足够,确保气体能顺利排出而金属液不会溅出。
· 滑块和顶针:其配合间隙也是重要的排气通道,要合理利用但需防止飞边。
2. 模具保养:
· 定期清理模具分型面、型腔、排气槽内的油污、铝皮、碳化物等,保持排气畅通。
· 检查顶针、滑块等是否有磨损,防止因磨损导致不必要的气体卷入。
三、 原材料控制
1. 铝合金液质量:
· 精炼除气:熔炼过程中必须使用精炼剂(如六氯乙烷、氩气、氮气旋转除气等)充分去除铝液中的氢气和夹杂物。这是减少内部气孔的基础。
· 渣滓过滤:在浇注过程中,使用陶瓷过滤片或多层滤网过滤氧化皮和熔渣,这些夹杂物是气孔的核心。
· 熔炼温度:避免过热和长时间保温,防止铝液大量吸氢。
2. 脱模剂:
· 浓度:严格按照比例稀释,过高的浓度会产生大量水蒸气(挥发气体),导致气孔。
· 喷涂:采用少量、雾化良好的喷涂方式。喷涂量过大或雾化不良时,模具表面会积聚过多水分和涂料,在压射时瞬间汽化,造成气孔。吹气时间要足够,确保模具表面的水分被充分吹干。
四、 设备与操作
1. 压铸机状态:确保压铸机压射系统(储能压力、压射速度等)稳定,增压建压时间短( ideally < 30ms)。
2. 压射室(料筒)与冲头:
· 保证冲头与压射室的配合间隙合适。间隙过大会导致铝液从间隙中飞出(穿射)并卷入空气;间隙过小则会导致卡顿。
· 每次压射前在压射室前端涂抹足够的冲头润滑油(颗粒油),起到密封和润滑作用,但用量也不能过多。
3. 手工操作:舀料时尽量平稳,减少铝液氧化和带入空气。倒料时,应让铝液沿着压射室壁流下,避免直接冲击底部卷入空气。
总结与问题排查步骤
当出现砂孔问题时,建议按照以下逻辑进行排查:
1. 孔洞特征分析:观察孔洞的内壁。光滑多为气孔(检查排气、脱模剂、铝液含气量);粗糙、枝晶状多为缩孔(检查浇口大小、增压压力、模温、冷却水)。
2. 位置分析:孔洞出现在什么位置?
· 最后填充区域:排气不良,增加或疏通该处排气槽和溢流槽。
· 厚大热节处:补缩不足,检查增压压力、内浇口是否过早凝固、是否需增加局部冷却或更改设计。
· 整体均匀分布:可能是铝液含气量高、脱模剂过多或稀释不当、慢压射速度过快导致卷气。
3. 系统性检查:从易到难,依次检查:
· 工艺参数(快压射速度、增压压力、模温)是否在标准范围内。
· 原材料与辅助材料:脱模剂浓度、冲头油用量、铝液精炼是否合格。
· 模具状态:排气槽、溢流槽是否堵塞?浇排系统是否有损坏?
· 设备状态:压射系统、储能压力是否正常?
控制砂孔没有一劳永逸的单一方法,必须是 “稳定优质的原材料 + 设计合理的模具 + 优化稳定的工艺参数 + 严格规范的操作” 四者结合,才能取得最佳效果。建议使用PDCA(Plan-Do-Check-Act)循环的方法,系统地记录和分析每一次工艺变更的结果,逐步找到最优解。