文：崔爱军
洛阳高新欣华福利加工有限公司
一、基座零件现状
滤清器基座产品外形尺寸为190mm×180mm×90mm，净重2050g，最大壁厚16.5mm、最小壁厚4.9mm，平均壁厚10.6mm，材质为383，气密性要求2.8MPa不渗漏，产品毛坯如图1所示。
虽然该零件体积不大，形状简单，但是壁厚不均，气密性要求较高，且零件机加工后表面不允许有气孔、缩孔、缩松等缺陷。该零件的两个侧面对称分布着8个联接用的螺栓孔，该部位局部厚度达到了16.5mm，如果采用低压铸造生产，要获得内部质量较好的铸件相对压铸来讲还是比较容易的，且现有的供应商就是采用的低压铸造进行生产。但是，现客户因生产规模的扩大及生产成本方面的考虑，希望我公司能改用压铸工艺进行生产。
二、低压铸造与压铸
要改变现有的铸造工艺，必须对现有工艺与压铸工艺有一个全面的了解，从各自的铸造特点入手去分析问题，才能够寻找一条合适的方式来完成这个工作。
1. 低压铸造的特点
所谓低压铸造工艺是指在密封的坩埚（或密封罐）里，通入干燥的压缩空气，在坩埚内部形成20～60kPa的压力，金属液在气体压力的作用下，沿升液管进入直浇道上升，最后通过内浇道平稳地流入模具型腔，并维持坩埚内的气体压力，直到铸件凝固为止。然后解除液面上的气体压力，使升液管中未凝固的金属液流回坩埚中，之后开模取出铸件的一种铸造工艺。
低压铸造的特点如下：
（1）与重力铸造相比，力学性能高，铸件内部组织致密，铸件能够进行后续的热处理。
（2）由于铸件在一定的压力作用下凝固成形，铸件成形性较好，轮廓较清晰，表面光洁。
（3）金属液充型较平稳。
（4）一般情况下不需要在模具上设置冒口，提高了金属液的收缩率。
（5）设备简单，容易实现机械化和自动化，劳动条件好。
（6）由于所用压力较低，其产品充型慢，生产效率低，铸件生产成本高。
2. 压铸的特点
压铸是在压铸机上进行的金属型压力铸造的简称，铸造时将液态合金在高速、高压下充填型腔，并在高压下成形、凝固形成铸件，是目前生产效率最高的铸造工艺。压铸过程的高比压填充，大大提高了合金的流动性，金属液结晶凝固又是在压力作用下完成的，因此压铸件存在一些自身的特性，主要如下：
（1）高压下成形，产品致密性高，产品机械强度及表面硬度高，但产品的伸长率较低。
（2）产品充型快，冷却时间短，生产效率高，批量生产时成本低。
（3）产品表面粗糙度值低，甚至可达Ra＝1.6～6.3μm。
（4）可生产壁厚较薄的零件。
（5）由于充型快，内部卷入气体多，产品气孔率高。
（6）不可热处理。热处理时内部气体会膨胀，导致产品出现鼓包或开裂等缺陷。
（7）表面存在一个厚约0.5～0.8mm的致密层，故加工余量小（一般在0.5mm），加工量过大会使表面致密层破坏，导致产品强度降低，且易使机加工表面出现气孔、缩孔等缺陷。
（8）模具成本高，设备投入大。
三、压铸工艺设计
1. 工艺分析
从该铸件的壁厚、结构分析，与采用低压铸造工艺相比，压铸工艺是不太适合的。但是，为提高生产效率，降低生产成本，通过采取一定的措施，用压铸工艺来生产该产品，也有一定的可行性，但存在不小的难度。
由于该产品要求气密性为2.8MPa，对于压铸件来说算是一个比较苛刻的要求，因此如何保证铸件的气密性达到图样规定的要求，是我们考虑的重点。由上述压铸生产的特点可知，对于压铸件来说，如果不破坏其表层存在的致密层，那么铸件的气密性就能够得到保证。换言之，保证了铸件表层的质量及完整性，铸件的气密性就有了保证。
因此，铸件的压铸型方案、压铸工艺的重点是保证铸件致密层的质量。#p#分页标题#e#
2. 压铸型方案分析
从客户提供的机加工图样上可以看到，铸件的内孔是不需要进行机加工处理的，仅加工内孔的口部倒角，这就为铸件的质量保证提供了一个有利条件；压铸型方案的选择就从保证铸件内孔质量着手，采取的方法如下。
（1）由于致密层的厚度与合金液的冷却速率有关，加强铸型中芯的强制冷却，能使内孔的致密层厚度增厚、致密度提高。
（2）把中芯设置在定型芯上，开模时在外围滑块的带动下使铸件从中芯上脱出，保证了脱模的平稳，减少了铸件顶出力，降低了铸件内孔的出模拉伤的可能性。
（3）设置合理的进料方向，改进铸件内部成形质量，减少内部气孔和缩孔的形成。
（4）为改善螺纹底孔的局部流动性，减小局部收缩应力，经与客户协商后，将螺纹底孔
加以改进，由原来的平头改为球头，如图2所示。
该铸型设置的浇排系统如图3所示，从内孔口部圆周进料，合金液直接沿定模中芯填充型腔，在动定型分型面上设置多个集渣包及排气槽，有利于排除型腔中的气体；四周设置了4个滑块来成形外围部位，为减小铸件机加工后表面缺陷的产生，铸件机加工余量保留0.4～0.5mm，同时将需要机加工的销孔、螺纹孔直接做出底孔。
3. 压铸工艺的设计
根据压铸工艺的特点，由于壁厚很厚，铸件冷却时间相对较长，从冲头带来的压力能很好地在铸件内部进行传递，对于抑制缩孔的产生有很好的效果。铸件可采用较慢的内浇道速度，以有利于型腔内气体的排出。采用较大的增压比压，来提高铸件的补缩效果，在设备允许的前提下，尽量加大内浇道截面积，该模具的内浇道截面积比正常产品增加了约50%。
根据相关资料确认的工艺参数如下。
内浇道速度：25m/s；
冲头速度：2.99m/s；
内浇道面积：600mm2；
冲头直径： 80mm；
增压比压：100 MPa；
浇注温度：（650±15）℃；
压铸型温度：220～250℃；
使用设备：DCC630（力劲630t卧式）冷室压铸机。
经过试模，铸件一次试制成功，后期生产过程中，铸件的综合优良品率达到了97%以上。
四、结语
通过这次工艺更改，为我们提供了宝贵的经验。试验表明：压铸件的气密性完全可以利用压铸件表层的致密层来保障，通过合理的模具结构设计，用压铸工艺来取代一些低压铸造产品的方案是可行的。
