李建伟
焦作万方铝业股份有限公司

摘要　在大面积薄壁铝合金件压铸过程中，由于铸件大面积薄壁的特点，工艺参数的较小变化和模具结构的不合理，使产品产生诸如成形不良、翘曲变形、冷隔和裂纹等压铸缺陷。以一个典型的大面积薄壁压铸件为例，通过对工艺参数和模具结构的分析，探讨了压铸件缺陷产生的原因，并提出了相应的对策。
关键词 薄壁；压铸件；缺陷分析；对策　
铝合金压铸生产中经常会遇到大面积薄壁产品，这些产品由于其大面积薄壁的结构特点，生产中容易出现较多压铸缺陷，降低合格率。从压铸工艺参数和模具结构方面分析了压铸缺陷产生的原因，并找出了消除缺陷的对策。
１　大面积薄壁压铸件的主要压铸缺陷
图１为出口（ＥＸＩＴ）指示灯箱体压铸件，是典型的大面积薄壁压铸件。该压铸件为户外使用，内部安装ＬＥＤ照明电子元器件，根据现场安装位置，从箱体任一侧面现场打孔进行安装，除４个侧面安装部

位厚度为３．０ｍｍ外，其余要求厚度≤２．５ｍｍ（按照压铸工艺设计，此产品厚度正常值应该在２．５～４．０ｍｍ之间），平面度≤１．２ｍｍ，其主要尺寸见图２。

对于大面积薄壁压铸件，压铸时铝合金熔体在模具型腔喷射充型后即被迅速降温，流动性变得较差，加之压铸压力、保压时间、喷射速度、模具的浇口、排气孔与溢流槽分布等诸多因素的影响，生产中出现较多缺陷，主要压铸缺陷见表１。

２　压铸缺陷的原因分析与对策
该压铸件刚开始生产时，合格率仅为２０％左右，通过改 进 模 具 结 构，优 化 工 艺 参 数，使 合 格 率 上 升 到９５％，具体情况见表２。

２．１　浇不足
２．１．１　原因分析
主要原因是铝合金熔体的流动性差，涉及到熔体的温度、压铸压力、模具的预热温度、压铸时间、保压时间、浇注系统，排气和溢流槽等诸多方面。
２．１．２　对策及效果
（１）保持合适的铝合金浇注温度
　经过摸索，浇注温度为（６８０±１５）℃时效果最好。
（２）选用合模力适中的压铸机
　原设计选用５０００ｋＮ冷室压铸机，成形不好，改用６５００ｋＮ压铸机后，成形有较大改善。
（３）模具预热温度
　控制在（２３０±２０）℃范围内，不能＞３５０℃，否则会在压铸时由于模具温度太高而引起模具再回火，也不能＜１５０ ℃，否则模具容易开裂。可先采用液化气火焰枪预热到２００℃左右，再进行预热性压铸，利用铝液的高温加热模具，待模温稳定后再进行批量生产。
　　（４）优化压铸工艺参数
　压射速度取为５ｍ／ｓ，充填时间取为０．０１２ｓ，保压时间取为１．５ｓ，压射力取为５５０ｋＮ时，压铸件品质良好，满足了生产要求。
（５）改善浇注系统　
浇口位置的选择和导流形状不当，将导致金属液进入型腔产生正面撞击和产生涡流，降低压射速度，气体被卷入金属流中。排气孔太细太少，易被堵死，气体不易排出，压铸成形不良。该铸件浇注系统修改前（见图３）和浇注系统修改后（见图４）结构很不相同。浇道由扇形浇道修改为 “Ｔ”形浇道，由２个宽浇口改为５个窄浇口，增加了喷射速度。排气孔与溢流槽同时增加，浇口的正面增加了排气孔与溢流槽，两侧面也增加了排气孔与溢流槽，使熔体的流动和气体排放更加顺畅。
２．２　翘曲变形
２．２．１　原因分析
影响压铸件翘曲变形的因素主要有浇注系统、冷却系统与顶出系统等。从浇口到铸件流动末端的流动时间越短，翘曲变形就会越少；如果只使用一个浇口，因直径方向上的收缩率大于圆周方向上的收缩率，成形后的铸件会产生扭曲变形。在压铸过程中，铸件冷却速度的不均匀也将形成铸件收缩的不均匀，这种收缩差别导致弯曲力矩的产生而使铸件发生翘曲，因此，模具上冷却水孔的布置很重要。要保证型腔、型芯的冷却温度趋于平衡，两者的温差不能太大。顶出系统的布置直接影响压铸件的变形，如果顶出系统布置不平衡，将造成顶出力的不平衡而使压铸件变形，在设计顶出系统时应力求与脱模阻力相平衡。#p#分页标题#e#

２．２．２　对策及效果
（１）浇注系统
　合理布置浇注系统。
（２）合理布置冷却水回路
　由于该产品的结构特点，指示灯箱压铸件底部中心部位冷却速度快于４个侧面，因此，型腔４个侧面采用双回路加快型腔的冷却速度，使模具冷却趋于均匀。
（３）合理布置顶针
　由于压铸件４个侧面处脱模力较大，以接近４个侧面处布置相对较密的顶针，使顶出力均衡。
２．３　冷隔
２．３．１　原因分析
其一是模具温度低或铝合金熔体温度低，压射力小，使进入模具型腔的金属液汇聚时不能融合在一起；其二是浇注系统不合理，不能形成高温金属液在较短的时间内，快速、同时充满型腔。
２．３．２　对策及效果
①提高铝合金熔体和模具温度，增大压射力。
②降低模具型腔及浇注系统表面粗糙度，以减小液态金属流动阻力。生产中及时修模，消除模具型腔粗糙产生的不良影响。
③修改浇注系统特别是内浇口的数量、分布。
２．４　裂纹
２．４．１　原因分析
首先，浇注温度过高，收缩大，使铸件容易产生裂纹；其次，氧化夹杂会引起裂纹，出现的氧化夹杂一般呈现多角或尖角形，多存在于晶界，降低界面结合力，容易在这些地方引起应力集中，形成裂纹源；再次，模具的圆弧过度角过小，会造成裂纹。
２．４．２　对策及效果
（１）严格控制浇注温度　
最高浇注温度控制在６９５℃以下。
（２）保证炉料洁净
　炉料要求无氧化夹杂，特别对回炉料要彻底处理干净，且要与新料搭配使用。熔炼时保持坩埚的干净，利用造渣剂对金属液面进行处理。
（３）加大铸件结构中转角处的铸造圆角
　将模具铸造圆角由Ｒ１．５修改为Ｒ３．０（见图２），可使金属液流顺畅，气体容易排出，并可避免因锐角而产生裂纹。
３　结　语
为了消除或减少大面积薄壁铝合金压铸件的缺陷，有效措施主要有：①合理设计模具结构；②优化压铸工艺参数；③避免在铝合金的熔炼过程中混入杂质；④严格控制浇注温度和模具温度。