文/哈尔滨爱迪压铸有限公司/车宏伟、杨宝华、朱丽、迟兰成

摘   要：针对压铸件控制轴壳体出现裂纹，应用CAE模拟软件对浇注系统进行改进，在准确把握液体流动充型状态的基础上，通过改变浇道形状来改善出现裂纹部位的流动状态，消除此部位的压铸缺陷，使产品不在出现裂纹。

关键词：裂纹、CAE模拟、冷隔、分层

控制轴壳体是用于发动机变速器上的零件。产品轮廓尺寸为104mm×79mm×74mm，质量为230g，平均壁厚为4mm，总浇铸重量为519g，型腔金属量为292g，投影面积为151cm2，用DCC160机床生产。产品比较简单，由于浇排系统开设的不合理，导致装配油封部位出现压铸缺陷。

1.铸件缺陷特征及位置

该产品在顾客的生产线上，装配油封时，由于受到冲压力致使中心孔产生裂纹，具体部位见（图1），比例大概在千分之一。把故障件的裂纹部位砸开，发现断口表面比较光滑（图2），说明内部组织没有完全融合到一起，存在类似冷隔的分层，所以在受外力的作用下，组织沿着冷隔方向发展，产生裂纹。

2.铸件缺陷的讨论与分析

理论上产生分层的主要原因是金属液温度低，不同层次间的金属液融合不良；金属液前端氧化夹杂严重，充型过程不稳。常用消除措施包括：

①适当提高浇注温度和压铸模具温度。

②适当提高压射压力或充型速度，缩短充型时间。

③严格控制合金液洁净度。

④检查压铸模具紧固性和压射冲头运行平稳性。

⑤改善充型和排气条件。

通过对产品的三维造型进行CAE模拟（图3）和生产现场的实际情况分析发现，产生这一压铸缺陷问题的根本原因是：

①该部位处于型腔填充末端，金属液的温度较低。

②两支横浇道沿分型面方向的填充速度过快，在深腔部位未填充完毕之前分型面就已经封死，使产生裂纹部位的深腔内气体无法排除。

以上因素最终导致两股金属液在此不能完全融合到一起，形成类似冷隔的分层。

这种类似冷隔的分层缺陷，隐藏在组织内部，其外表面完好无损，无任何可见缺陷。我们曾采用目测外观、X射线探照、渗透等各种可能的检验方式都无法探测。

3. 浇注系统更改方案及效果

针对模拟的分析结果，从填充方向和填充速度这两个方面对模具的浇注系统进行相应的调整。

（1）填充方向改变

① 将横浇道B取直。

② 将横浇道A的内浇口沿分型面方向改为沿中心圆的切线方向。这种更改主要是改变金属液的填充方向。由原来的沿分型面方向填充改为沿型腔的深腔部位和分型面方向同时填充，这样就使该产品的填充末端由产生裂纹的深腔部位向分型面部位转移。

（2）填充速度改变

③ 在保证内浇口截面积Ag在（51～85）mm2（附公式）范围内，相应增加内浇口A和B的厚度。

注：公式中的总重量为型腔金属量

这种方式的更改主要是用来减慢A和B沿分型面方向的填充速度，防止两股铝液过早封死分型面，确保出现裂纹的深腔部位在分型面封死之前填充完毕。

原三维造型按上述2种方式的进行更改后，进行CAE模拟（图4），可以发现：

① 该产品的填充末端已经转移到分型面部位，出现裂纹深腔部位不再是型腔填充末端，这样就确保了出现裂纹部位的合金液温度得到了提高。此处的合金液能够完好的融合到一切，不再有产生冷隔的可能。
 
 ② 深腔部位的气体能够通过分型面顺利排出，避免两股金属液填充时因气体阻碍不能很好的融合到一起而产生类似冷隔的分层现象。

③ 分型面先封死的现象已经得到了解决。

4. 结论

对模具按照此三维造型的浇注系统进行了更改。更改后连续生产近5万件，装配油封的位置未出现裂纹缺陷。同时用此浇排系统结构复制了一套模具，现在已经生产10万件左右，没有出现过裂纹缺陷。

实践证明，通过上述的更改， A和B两支横浇道的填充速度和填充方向都发生了改变，达到了预期的目的。