文：山东裕隆金和精密机械有限公司王龙生、燕国同、曲道进、 邢洪营、 曹海旺
浙江辉旺机械科技股份有限公司 张灿
摘 要 压铸过程中由于模具局部温度过高，在模具局部高温热节部位会出现烧结粘铝，不但影响铸件外观，而且因烧结粘铝破坏了铸件表面的致密层，导致铸件气密检测泄漏或者存在泄漏风险。在压铸充填过程中，模具近浇口端，由于受到铝液的直接冲刷，经常出现拉模，甚至出现拉裂现象；部分铸件受其结构的影响，后续对铸件进行抛丸处理后，铸件表面出现起皮。针对铸件外观问题，对压铸模具局部做被覆处理，经验证，可解决外观缺陷，而且操作简单。
关键词 烧结；致密层；拉模；起皮；被覆
随着技术的发展，对压铸件品质的要求越来越高，不但对其力学性能、内部组织有严格的要求，对外观缺陷也提出了更严格的要求。如铝合金压铸件在铸造过程中，经常出现烧结粘铝、拉伤及铸件抛丸后起皮现象，无法满足客户对铸件的外观品质要求，不仅降低铸件合格率和生产效率，而且增加了生产成本。
针对压铸件的烧附、粘铝、拉伤、拉裂等铸造缺陷，通过对压铸模具局部采用被覆工艺，可降低铸件外观不良率和泄漏率，为类似问题的解决提供参考。
１、压铸模具被覆工艺介绍
模具被覆工艺是在模具表面被覆一层高硬度合金，利用冷焊把超硬合金在短时间內，迅速被覆在模具表面，及渗透到模具组织内部，被覆后可增加被覆模具的耐磨性、耐腐蚀性、耐冲击性、脱模性及耐热性。
1.1 压铸模具被覆后的微观组织
图１为压铸模具被覆层的显微组织。可以看出，被覆后的模具，在基体外表层形成一层合金层，堆焊及强化层厚度为0.02～0.03ｍｍ，经过局部被覆的模具，被覆的部位厚度增加。在保证铸件公差范围内，为了增加被覆的效果，模具被覆区域可多层被覆，被覆层厚度可控制在0.01～0.1ｍｍ。
1.2 模具被覆材料及物理特性
模具用被覆材料为 WTC－90，是在WC的基础上加入了少量的Ti，可降低其脆性。在模具被覆过程中，无需对被覆的模具进行加热，常温被覆，不会产生热变形，被覆区无应力集中现象，被涂覆部位不会因应力导致龟裂，而且 ＷＣ被覆层显示出了超高硬度，在抗冲刷方面表现突出。
２、模具被覆工艺对铸件品质的影响
在实际生产过程中，模具设计受铸件结构影响，以及受浇、排系统设计的限制，工艺窗口比较狭窄，铸件缺陷并行存在。工艺设置原则上，首先要保证铸件内部品质，但是铸件的外观往往满足不了客户要求，如随着浇口冲刷导致铸件浇口部位拉伤、拉裂；模具尖角位置无法设置冷却水，导致温度过高，烧附粘铝；模具沟槽比较多，铝液填充过程中受到的阻力较大，铸件表面产生流痕，对铸件抛丸处理后，外观起皮等。在模具前期设计和生产中导入被覆工艺，能有效解决以上缺陷。
2.1 模具被覆工艺对铸件拉伤、拉裂的改善
图２为机油冷却器盖浇注系统设计及拉模位置。
可以看出，拉模位置位于内浇口端，通过对压铸工艺的反复验证发现，降低浇注速度可减少对拉模部位的冲刷，但拉模位置无法消除，而且会导致铸件外观不良。拉模深度超过0.5ｍｍ（见图３），会出现裂纹，特别是隐藏裂纹。
对模具采取被覆工艺处理，被覆涂层层数为２层，被覆层厚度为0.05ｍｍ。经过验证，拉模部位缺陷得到解决，对压铸工艺的调整，特别是对速度的要求得以放宽。图４为模具被覆后，铸件抛丸处理前后的对比，完全达到技术要求。
2.2 模具被覆工艺对铸件烧结、粘铝的改善
铝液高速冲击型腔或型芯时，受冲击的模具部位温度上升，因而不能形成激冷层，就会发生铝液腐蚀（侵蚀）模具的现象（烧结）。毛坯上为粗粒层（见图５）。
一般在压铸生产过程中，对于烧结部位通过设置冷却水，降低局部模具温度，可减少烧结。但是往往受模具结构和产品结构的影响，部分位置无法设置冷却水。如果通过增加脱模剂喷涂量，会影响到生产节拍。经验证，对局部烧结部位做被覆处理，可有效解决局部烧结（见图６）。
2.3 压铸模具被覆工艺对铸件抛丸起皮的改善
铸件喷丸后表面会出现一层薄皮翘起，甚至脱落，其大小、面积和位置不固定，这种现象被称为抛丸后起皮（见图７）。
铸件起皮的主要原因多为部分铸件设计特殊，沟槽多，铝液在充填过程中波动大，高速充型时，铝液流动到主流填充不到的地方（死角），熔液飞溅，其温度下降比较快，在主流到达、增压开始前，就已经凝固。因此在铸件表面形成冷疤、流痕或者麻面，这是抛丸起皮的主要原因（见图８）。
铝液在型腔内流动过程中，由于模具表面非常光滑，如果在铸件易产生冷疤、流痕和麻面的位置，对模具做被覆处理，模具表面会形成凸凹不平的状态，形成高低凹槽，能分散铝液在型腔内的流动方向，并且在凹槽之间形成一层空气膜，提高该位置铝液流动性，避免或者减少冷疤、流痕或者麻面的产生。经验证，模具被覆处理，有效解决了铸件表面的冷疤、流痕及麻面，抛丸后外观没有起皮现象（见图９）。
３、结 语
模具局部被覆工艺能有效解决模具内浇口部位的拉伤及拉裂，能有效解决模具局部热节部位的粘铝、烧结，能有效解决铸件因抛丸导致的起皮问题。通过对模具的被覆，解决了生产中出现的铸件外观品质问题，提高了生产效率。
