文：陕西法士特集团铸造分公司 王飞、刘德旺

摘要：通过压铸件起皮缺陷形成机理分析，提出应对措施，并在生产实践中验证，得出控制铸件起皮的优化方法，从而获得美观、符合标准要求的铸件表面。

关键词：压铸工艺；起皮缺陷；模具结构；对策

1、序言

压铸件抛丸处理后的起皮是一种普遍存在的现象，是由压铸工艺特点决定的。通过研究及实践，高速起始点适当前移、提升模具温度、被覆模具表面，以及合理布置浇注系统等措施，有效改善了铸件起皮缺陷，使外观质量满足标准要求，并对生产实践具有借鉴意义。

2、起皮现象对铸件质量的影响

压铸工艺区别于其他铸造工艺的最大特点是高速充型、高压凝固。高速充型的工艺特点决定了合金液夹裹空气喷射进入模具型腔，在较大的压力作用下，先进入模具型腔的金属液先凝固并被水汽和油烟氧化污染，后续进入模具型腔的金属液覆盖其上或形成堆积，在快速冷却凝固过程中基体结合力不强，形成在铸态表面肉眼不可见，且经抛丸、喷丸、喷砂等表面强化处理后出现的铸件表面与基体局部分离的现象。

起皮缺陷又称脱皮、分层、剥落等，是冷隔的又一种表现形式，出现部位多集中在较大平面、拐角处、圆弧面及浇口附近。明显的起皮是铸件局部与基体明显分离产生金属皮层或在铸件表面局部有不致密的麻面金属层；不明显的起皮是由多个薄层堆积而成，仔细观察铸件毛坯可见高亮的片状表面，但看不出有起皮缺陷，在经过抛丸或承受高温后才表现出来。

在判定起皮缺陷时，需本体取样，对起皮断面剖切、抛光，在显微镜下研究其延伸性。对于厚壁件，轻微表层起皮对铸件强度影响不大，但在深度超过0.5mm时会影响铸件强度。对于薄壁件，起皮缺陷影响较大，应尽可能消除该类缺陷。

3、起皮缺陷产生的原因分析

影响压铸件起皮产生的因素较多，总体来讲是金属液熔合不当造成的，即起皮部位铸件组织没有形成冶金结合。与冷隔缺陷类似，起皮与铝液温度、模具温度以及金属液进入型腔的方式强相关。

3.1产品结构原因造成的起皮缺陷

受产品结构限制，铸件局部厚大部位形成热节，该部位对应模具温度较高时，在热节内部凝固收缩过程中，因热节部位铸件表面温度较高，表面会出现缩陷及缩裂现象，开模后热节内部铝液会破壳流出，类似“汗珠”，即产品表面流出未凝固的铝液，在铸件表面形成与铸件结合不牢的铝皮。当产品壁厚不均匀时，各部位铝液流速及流动位置不同，薄壁区域易激冷结层，后铝液充填冲击易形成隔层。

3.2模具结构造成的起皮缺陷

首先，要考虑流道设计是否合理，是否会导致铝液回流汇集，充填前端的气体和渣料是否排出。其次，设计的流道充型是否稳定、连续。另外，还要观察铝液充填过程是否有困气现象，即模具局部深腔，铝液流动时将端面封住后，深腔内部气体因无法完全排出而造成铝液熔合不良。

3.3压铸工艺造成的起皮缺陷

1）铝液温度与模具温度造成的起皮缺陷。在铝液充型时，两股温度较低的铝液交汇后，熔融金属液熔合不良，表面形成轻微冷隔或较重流痕。造成进入型腔铝液温度低的原因有给汤时间过长或溜槽过长造成的铝液温度降低。压室温度低时会造成铝液降温快，压室内脱模剂残留遇到铝液后形成冷料。另外，模具局部温度低时，也会造成铝液降温快，特别是大型压铸件，铝液流程越长，其温度损失越大，会造成末端铝液熔合效果不佳。

2）高速行程短，铝液在浇口附件停留时间长。先进入型腔的少量金属液，遇到相对温度低的模具型腔，会立即凝固形成极薄的金属层，而后续进入的金属液覆盖先凝固的金属薄层，与基体结合强度低、连接不牢固，抛丸处理时表层容易脱开起皮。

3）脱模剂浓度太浓、喷涂过量、喷涂不均匀；喷涂后未吹干模具型腔、滑块滑道和分型面的水分造成水汽含量过多；冲头润滑油使用太多，会产生油烟，加剧铝液污染。以上水汽和油烟氧化先进入型腔的金属液，形成氧化界层，与基体结合强度低，受到外力作用时易脱皮。

4、起皮缺陷的应对措施

压铸件起皮缺陷的解决思路，要遵循高效、节俭的工作原则，首先是简单、成本低的方法，即现场工艺调试；其次是修改模具；最后是与设计者沟通优化产品局部结构。综合考虑模具、工艺、产品结构，以及产品起皮位置、面积、形状等因素，结合上文分析铸件起皮缺陷产生的原因，采取合理的应对措施，逐步消除起皮缺陷。

4.1产品结构造成的起皮缺陷防止措施

在产品开发前期，尽可能使壁厚均匀，强度要求高的部位可通过设置加强筋来提升强度。厚大的热节部位，同样可通过加强筋“瘦身”。在生产过程中，降低浇注温度及热节部位模具温度，同时适当调节增压延时，使厚大部位外壳凝固后再施加增压压力，消除“汗珠”。

4.2模具结构造成的起皮缺陷防止措施

图1所示为铝液压射过程的入射角度。

1）改善浇口结构，在保证浇口去除方便的前提下，适当加大浇口厚度及截面积。

2）改善铝液在压射过程中的入射角度，尽可能选择如图1c所示的内浇口方式。

3）浇道设计时保证截面积渐缩、圆角过渡，防止充填过程金属液剧烈波动和紊流。

4）在起皮缺陷对应的模具部位加大渣包体积排溢，通过增加网格筋来改变金属液流动，以及被覆模具，均是有效减轻起皮缺陷的方法。

4.3压铸工艺造成的起皮缺陷防止措施

1）温度决定凝固顺序，凝固顺序决定铸件质量。压铸生产过程的温度主要有浇注温度和模具温度，共同决定了铸件质量。薄壁件浇注温度一般设置为670～700℃，厚壁件浇注温度一般设置为650～680℃。可通过缩短溜槽长度、利用模温油来提升料筒温度的稳定性和一致性，以及消除压室内脱模剂残留等措施来减少铝液温度损失。

薄壁件模具温度一般设置为230～280℃，厚壁件模具温度一般设置为180～230℃。可通过减小/关闭起皮对应部位模具冷却水、减少起皮对应部位喷涂，以及提高生产节拍等措施来提升模具温度。

2）高低速切换位置要合理，总体原则是：当起皮在浇口附近时，应“提早”切换；当起皮在充型远端时，应“延迟”切换。同时，合理控制低速速度，防止铝液在压室和浇道内温度降低过快。

3）在不粘模的前提下，应减小脱模剂浓度和喷涂量，减少冲头润滑油使用量，避免水汽和油烟氧化金属液。

5、生产实践验证

依据上述分析结果，对15410-20离合器壳体（铸件外形尺寸为φ560mm×177mm，平均壁厚6.5mm，铸件重量14.5kg）压铸件起皮缺陷进行改善，将局部温度由182℃增加至236℃，高速切换位置由460mm提前至390mm（见表1），可将起皮铸件比例由25.9%降至3.6%，通过被覆模具可将起皮铸件比例进一步降至0.7%（见表2），改善效果明显（见图2）。

6、结束语

从以上分析及实践可看出，影响压铸件起皮缺陷的因素复杂多样，生产实践中可通过起皮位置分布、形状、大小等表观现象判定主要影响因素，通过铸件结构优化、提升浇注温度与模具温度、合理控制高低速切换位置、增加网格筋，以及被覆模具等措施来寻求解决方法，减少因起皮缺陷而引起的废品数量。