文/王春涛  蔡振贤  沈启敏  姬斌斌   宁波合力模具科技股份有限公司

摘要：我国国民经济的高速发展，必然离不开与其紧密相连的压铸工业的配合。因为有着降低能耗，减少污染，产品尺寸稳定精密，外观漂亮，组织致密等优势，压铸必然在未来的发展中占据更大的空间份额。但就产品要求而言，某些功能或加工区域的缺陷也是在压铸行业屡见不鲜的，特别是缩松等缺陷。在诸多的工艺调整之后仍未能解决这些缺陷且区域比较多的情况下，可能会考虑浸渗工艺。而在只是几处区域无法得到良好组织形态的情况下，就可以结合挤压工艺的优势，有效地解决这些区域的缩孔强度不够等问题，达到产品的功能要求。

关键词：挤压工艺、压铸工艺、大型压铸件、缺陷、缩孔

1、挤压工艺及压铸工艺

其实我们对于传统意义上的压铸工艺及挤压工艺都不陌生。他们各自有着其优缺点。

压铸工艺是将高温熔融状态下的金属液体通过机械装备高压高速的压入特定型腔内而得到成型金属制品。压铸产品有着组织致密 ，抗拉等机械性能高，外观漂亮，尺寸精密等优点。可是其内部却是容易存在多种缺陷，如气孔，缩孔等[1]。

挤压工艺是指经过机械作用迫使其通过一专门设计的孔口(模口),以形成一定形状和组织状态的产品[2]。与压铸技术相比，现有挤压铸造设备工效不高，零件成形尺寸精度低，成本相对较高。由于设备的自动化程度低，对工人的技能要求较高，操作难度较大，劳动强度高。同样的零件，挤压铸造工艺的车间成本约为压铸工艺的2-3倍。加上压射系统不完善，结构复杂的零件难以生产出来，限制了挤压铸造工艺的广泛应用。

随着现代科技的不断进步，产品结构也是越来越复杂，尤其汽车零部件这一块。近几年中国汽车产业的蓬勃发展也带动了中国模具行业的发展，其中压铸行业也是发展迅猛。汽车零部件中大型复杂件如缸体，下缸体，变速箱的主壳体及离合器壳体，差速器壳体等等均会出现少数功能部位存在大量缩孔的现象。这个时候将挤压工艺应运到压铸工艺中能很好的结合两者的优势解决此类问题。达到提高成品率，减少工序，降低能耗，降低成本的效果。

注意，应用在压铸范围的挤压工艺选用往往是一些预铸孔处。而且区域不能太多，因为每增加一处往往会增加模具的复杂性。

将两者工艺相结合，实际上就是为了达到 普通压铸成型，挤压铸造补缩的效果。

2、挤压工艺在压铸工艺中的实例

在以往的大型压铸模具的开发中曾多次出现需要增加挤压装置的情况。以下就实际案例进行讨论。

2.1 下缸体压铸模中应运挤压工艺

下缸体毛坯见（图 2.1） A和B

此产品重量在6.3kg左右，壁厚不大均匀。薄处有5mm左右，厚处达到7~8mm，类似这种产品流态极易不规则，很容易出现紊流或者各路流速不均而导致内部缺陷。而且内部的组织性能不会太好。所以在选用压机时候，务必要选大吨位，高比压的机器。以提高内部组织的机械性能，提高其抗拉强度，剪切强度和抗拉强度，同时保证产品不漏。

此类产品一般都会从进气端或排气端进水，因为可以充分进水，水流流程短，可以有效地布置排气渣包等。结合产品结构，本身预铸孔比较少，在图2.1B中这一侧有4个预铸孔，而图标中的A和B孔都在产品厚度的中轴线上，按水流进流分析很容易在此处出现内部缺陷气缩空，而这些空又都是需要加工的孔，还要攻牙，一旦有缺陷就会对牙的强度有影响。而实际生产证明，这些区域多数容易出现缺陷。如果因为这些局部区域拿产品去浸渗，就会增加工序，这就意味着延长了产品的时间，提高了成本，在市场经济的环境下，降低了竞争力。这时候我们引入了挤压工艺。

2.1.1 挤压结构的设计

模具所用压机为2500T，机器增压性能比较高。一般工作的增压缸在P=120MPA

如图2.1B中A 、B 两孔大端直径只有￠5.4mm，型芯长度12mm。现考虑将型芯制作成挤压型芯，挤压行程5mm。所受挤压力的投影面积为S=∏R2 =3.14×2.7×2.7=22.89mm2

因为这种结构很难布置锁模装置，需要挤压油缸进行锁模。所以在选用挤压油缸时候需要额外的大一点，以保证在增压环节，型芯不退。

压铸时，型芯将受到的最大挤压力为：
F=PS=120 × 22.89=2746.8N

我们选用重载挤压缸，工作压力可以达到25MPA，活塞直径32mm，它的极限工作挤压力为20100N，极限牵引力为10600N[3]。无论是工作胀力还是包紧力都能满足要求。

结构大致如（图2.2）。

通过增加这两个挤压装置，此孔处的晶粒组织更加紧密。抗拉强度从原来的大致140MPA增加到200MPA，大大的增加，有助于牙孔的制作及产品功能的有效性。

2.2 手动变速箱壳体压铸模中应运挤压工艺

如（图2.3）为老一代的手动变速箱主壳体，但现在仍在许多经济车型中使用。产品结构很复杂。

由于产品重量达到了8.7kg，壁厚比较均匀5mm左右，但是结构太过复杂，需要大面积的入水，来照顾各个功能部位的情况， 所以浇道设计从图2.3A的大端面进水。所以A面即为定模面，在定模面上有很多的预铸孔。

如（图2.4）所以工艺布置，其右上角是个工艺死角，容易出现缺陷，故将右上角的型芯做成挤压型芯，以消除此处容易出现的缩孔等缺陷。

2.2.1挤压结构的设计

如（图2.5）为手动变速箱的局部型芯挤压装置截面图
模具选用压机为UB2250T。

型芯长度28mm，设计顶出行程为27.5mm，型芯最大截面直径为8mm，截面积为50.24mm2

按上述的计算方式可选用活塞缸径50，油缸工作压力16MPA，行程27.5MM

其工作原理为在压铸前，挤压油缸拉着型芯先退回到零行程位置，当压射充填完成，增压缸工作之后马上进行挤压，保压完成后出件。

3、结论

由于科技的不断发展，汽车零配件也在不断的进步，比如变速箱的技术从机械调节扭矩到液压调节扭矩，到电机驱动调节扭矩。特别是在液压调节扭矩的变速箱壳体中有着很多比较长的油路管道，其内部压力要求都比较高，为了防止渗漏，在不影响生产节奏的情况下完全可以引入挤压技术。

结合实际生产综上所述，将挤压工艺应用到压铸工艺中，很有必要，不但可以提高产品内在局部功能部位的机械性能，消除缺陷，而且在降低产品的成本，减少工序，提高效率方面有着不可替代的作用。

参考文献：

[1] 王益志 《压铸技术与工艺》 中国铸造协会分会出版社，2008年

[2] 郝滨海 《挤压模具简明设计手册》 化学工业出版社，2006年

[3] 《VEGA油缸手册》