罗朝峯
重庆大江美利信压铸有限责任公司

摘要：在压铸实际生产过程中，发现很多铝合金铸件的内、外在质量与浇注系统有密切的关系，同时有些传统的浇注系统设计思路也不利于铸件质量的提高。随着技术革新，压铸真空系统新技术给产品带来更高质量的标准，能使产品满足后期装配要求。在一模多腔的模具中，浇注系统的设计和真空系统良好的配合，才能生产出品质优良的产品。

关键词：真空压铸，浇注系统，一模多腔模具

1前言

随着压铸技术产品不断深入到人们的日常生活，其各方面的特点越来越受到关注。高质量、高性能才能满足科技发展以及人们日益增长的物质文化需求。在压铸行业越来越多的产品已经开始使用真空压铸来提高产品的内在质量。真空压铸方法是一种减少压铸件内气孔，提升压铸件力学性能的有效方法。

材料的成型方法层出不穷，铸造方法是工业生产的重要组成部分，同时也是现代机械制造工业的基础工艺之一

2压铸工艺优缺点

2.1压铸工艺优点

压铸的实质是在高压作用下，使液态或半固态金属以及高的速度填充进入压住模具型腔，并在压力作用下成型和冷却凝固而获得铸件的一种成形工艺。由此可见，高压和高速充填压铸模具型腔时压铸工艺的两大特点。

与其他压铸方法相比压铸有其自身的优点：

1）压铸件的尺寸精度高，表面粗糙度低

2)材料利用率高

3)可以制造形状复杂、轮廓清晰、薄壁深腔的金属零件

4)在压铸件上可以直接嵌铸其他材料的零件，节省贵重材料和加工工时

5)压铸件组织致密，具有较高的强度和硬度

2.2普通压铸工艺的局限性

事物往往具有两面性，虽然压铸工艺有着很多的优点，但是也不可避免地存在着许多迫待解决的问题。这些问题即压铸工艺的局限性：

1)压铸件常有气孔存在：这是由于压铸时，金属液以高速喷射状态填充型腔，型腔中的气体来不及排出而不可避免地会卷入到金属液中，从而产生气孔缺陷，降低了压铸件质量。另外，高温时气孔内的气体膨胀会使压铸件的表面鼓泡，严重影响了压铸件外观，降低其整体的力学性能。因此，压铸件一般不能进行热处理和焊接，也不宜在高温下工作。

2)不适合小批量生产：其主要原因是压铸机和压铸模具的费用较为昂贵，加之压铸机生产效率很高，因而压铸工艺虽然可以给大批量生产带来较低的单件成本，但对小批量生产来说却不经济。

3)压铸件尺寸受到限制：压铸模具的尺寸受到压铸机锁模力及其装模尺寸的限制，所以压铸工艺只适用于中小型铸件的生产，而不能应用于大型铸件。同样，对于内凹复杂的压铸件，由于压铸模具及原理的限制，其压铸生产也较为困难。

4)压铸合金种类受到限制：压铸模具受到使用温度的限制，而部分合金的熔点太高，致使其配套压铸模具寿命过低，使成本居高不下，难以应用于实际生产之中。目前，用来进行压铸生产的合金主要是锌合金、铝合金、镁合金及铜合金等有色金属。

综观以上4种局限性，2和4受限于经济成本，3受限于现有设备条件，迄今为止，技术上进展缓慢。唯有1是产生于压铸工艺过程之中，可以通过一定的技术改进减少甚至完全避免气孔的产生。

事实上，也正是气孔问题的存在，不断推动着压铸工艺的改进，以满足人们对压铸件质量不断增高的要求，同时也拓展着压铸工艺的应用范围。

3真空压铸法

真空压铸是将型腔中的气体抽出，金属液在真空状态下充填型腔，因而卷入的气体少，铸件的力学性能高，且真空压铸继承和保持了普通压铸法的优点。为获得理想的压铸合金构件，必须尽可能的减少喷射的热金属与型腔内的空气和烟气接触；换言之，就是在压射开始至结束的全过程中尽可能地降低型腔内的空气和烟气的气体压力，将整个过程的气体含量减少到一个近于理想的状况。

真空就是要用来解决这个排气问题。

3.1真空压铸的特点

真空压铸法是通过在压铸过程中抽除压住模具型腔内的气体而消除或显著减少压铸件内的气孔和溶解气体，从而提高压铸件力学性能和表面质量的先进压铸工艺。应用真空压铸法生产的铝镁合金压铸件已被证明可以采用焊接、热处理等加工手段，常温性能也有一定的提升。总的来说，真空压铸法具有以下优点：#p#分页标题#e#

1)真空压铸法可消除或减少压铸件内部的气孔，提高压铸件的机械性能和表面质量，改善镀覆性能。

2)真空压铸法大大减少型腔的反压力，可使用较低的比压及铸造性能较差的合金，有可能用小机器压铸较大的铸件。

3)真空压铸法改善了充填条件，可压铸较薄的铸件。

4)真空阀将由合金动能关闭，压射外形的改变对真空阀的功能无影响。

3.2真空压铸的原理

在模具开设较深排气通道并与齿形集渣包相连，齿形集渣包再与带有油缸的真空阀相连，当铝水充填满排气槽后，将活塞顶回，活塞正好将与真空系统相连的通道封闭，关闭阀门。在开模取出铸件后，活塞又返回到原来的位置。此类真空系统，设置简单，只要求当冲头通过压室浇料口的时候，机器启动真空泵，但是，对模具制造和维护水平要求很高，特别是与真空阀相连的模具部位，相互配合的精度要求很高。

根据实际使用情况，此真空系统所达到的真空度也最高，效果最好，保证可靠。同时真空阀要定期进行维护：在每40至45个工作小时，真空阀必须从铸模上拆卸下来以进行维护和清洗工作。只有定期的清洗和维护才能保证真空系统的正常运用。

4实例支架产品及其模具

4.1产品的特殊性能及装配要求

A26005支架产品用于发动机起支撑作用，其模具设计为一模六腔结构，在800T压铸设备上生产。由于压铸本身工艺决定了产品内部不可避免有气孔缺陷，故唯有采用真空压铸才能使产品最大优质化。

A26005支架产品工序：真空压铸——切边——清理——钻孔——抛丸——检验——包装。

该产品质量要求非常高，年需求量大，在客户处需要进行旋铆加工，故对产品旋铆口部要求

非常严格，要求无碰伤、裂纹、气泡等缺陷。可是在实际的生产过程中，因为产品过程碰伤、时效后产品表面气泡等缺陷报废率高。针对以上的缺陷，从模具结构、工艺参数、设备保证能力、过程质量控制等方面进行开展攻关改进。

4.2初始模具及其产生的问题

如图1设计模具的浇注系统，在远端设置一处渣包，这样设计的不足之处在后期进行批量压铸生产时时效工艺暴露出缺陷问题：

1）因真空机使用及过程控制问题，未能实现完全抽真空，导致产品内部组织不良，进而实

在时效工序暴露出气泡缺陷报废如图2。

2）因为产品过程防护不当，且产品小而流转框太大，使产品摆放不受控，前期阶段碰废严重。

3）因为采用老式保温炉，达不到A260050、A260051产品的工艺要求。（保温温度340℃，保温时间：4小时）

4）产品年需求量大，1模6件设计，模具结构难以全面考虑到进料速度问题。

在分析产生气泡缺陷时发现至少两个原因导致的：一是真空机运用失效；二是模具本身结构问题。

针对上述两个原因，采用以下措施：

1）购置进口真空阀真空机，并接受其专业老师的培训。同时，在真空系统报警后，增加程序使压铸自动停止生产，避免盲目生产。

2）定期培训操作员工，在产品的过程摆放中，轻拿轻放，不能甩扔零件，整齐摆放在产品框中，层与层用隔板防护。

3）新购置时效炉，与厂家技术员交流，为A260050、A260051产品的时效参数设计炉子，并设计制作专用时效隔板，保证产品在炉中充分时效。

4）优化了模具的浇注系统和过程工艺参数，使产品成型更好。

模具结构缺陷：如图3从左到右分布的型腔号为：1-1、1-2、1-3、1-4、1-5、1-6，由于2#和3#型腔铝水先到达排溢系统，将1#腔即将跑出的铝水和气体堵在浇注系统中，造成两个远端产品的气泡缺陷严重，

使产品的合格率大大降低。通过修改模具可以改善这一状态：增加集渣包，同时将横浇道的宽度加大10mm，即19.9改为29.9，21.89改为31.89。远端的浇道不作修改，这样在进行抽真空时，两个远端内的铝

液快速填充型腔使气体可以有效的被排出。经过这样的改进，降低了产品在后续时效工艺中气泡废品率。

4.3模具浇注系统及时效控制的改善前后质量对比在进行项目攻关前，产品因为气泡报废率高达10.68%，下表1是改善前后是统计数据。

  通过改善模具浇注系统以及过程控制，产品质量较好，且提高了产品的合格率。