摘 要：弹簧壳体零件壁厚较大且不均匀，铸件多孔位，分布密集，给压铸生产带来了很大的困难。 为生产出合格的铸件，将速度比降至 10.4，并结合型芯表面涂层技术，解决型芯冲蚀和粘模的问题；通过提高浇注温度、增大溢流槽，增设辅助流道等措施解决了浇注不良的问题；通过延长冷却时间，解决了铸件脱模开裂的问题。 通过工艺改进，最终生产出了合格的压铸件，产品不良率小于 0.5%。
       关键词：压铸；铝合金；速度比；厚壁
       在汽车工业，汽车压铸件占压铸件总产量达到了 65%以上。 随着一系列压铸新工艺新技术的研发应用，如真空压铸、充氧压铸、挤压铸造、半固态压铸和超低速压铸等， 压铸件的性能得到大幅提高，从而进一步扩大了压铸工艺的应用范围。
       在压铸合金中，铝合金铸造性能好，密度小，比强度高，耐腐蚀性、导热性、导电性能好，切削性能良好。 因此，铝合金在压铸行业中的应用最广泛，其用量高于其他有色合金。 随着人们对节能、低碳和轻量化要求的日益提高， 汽车中的许多零部件，如发动机缸体等，逐渐被压铸铝合金取代，以铝合金制造汽车零部件成为汽车轻量化的战略目标。
       刹车系统空气干燥弹簧壳体是汽车零部件中的重要零件，性能要求高，且壁厚较大，又很不均匀，给压铸生产造成了很大的困难。 通过反复生产实践，并不断优化工艺参数， 最终生产出了合格的铸件，实现了稳定生产。
1 压铸工艺分析

性要求， 材质为铝合金A380，铸件质量为 0.55 kg。 该铸件总的工艺特点是壁厚较大且不均匀，孔位较多，分布较密集，压铸时成形通道多起伏，其他工艺条件一般。
由于弹簧壳体是保护壳体零件，零件壁厚较厚，并有筋位，以加强壳体的强度和刚度，铸件有气密性要求，因此铸件不得有缩松、缩孔和气孔等缺陷。 对于厚壁件，防止缩松、缩孔是重点和难点。 压铸生产时，工艺上要求填充流量要大，内浇道要厚，浇注温度要低。 同时，为了防止卷气产生气孔，要求填充速度要尽量低。而弹簧壳体零件由于壁厚不均，且孔位多， 成形通道多起伏， 当浇注温度和填充速度过低时，容易产生浇注不良的问题。 因此，实际的工艺参数需要在生产实践中， 根据具体情况进行反复的权衡、调整和优化。
2 初始工艺方案
2.1 压铸设备的选择
       设定铸造压力为 100MPa，按铸件投影面积的 1.5倍计算胀型力为 0.19×0.092×100×106×1.5=2622（kN）。因此，选择350T 冷室压铸机。
2.2 浇注系统设计
       浇注系统设计方案如图 2。 采用 3 个内浇道浇注，10 个溢流槽排渣，12 个排气槽排气。 通过内浇道截面的质量为 0.73kg（包括铸件和溢流槽的质量），铸造总质量（包括浇注系统、铸件和溢流槽等）为 1.03 kg。中间内浇道截面尺寸为 24.0 mm×2.5 mm，两边的两个内浇道尺寸为 26.0 mm×2.5 mm。 因此，内浇道截面积为 F_内=（26+24+26）×2.5=190（mm²）。
       压射冲头的直径为 60 mm，可计算出压射冲头的截面积为 F_冲=2 826 mm²。因此，速度比为 F_冲/F_内=14.9。
       设定压射冲头的高速速度为 3 mm/s，则内浇道的理论填充速度为
       3 mm/s×14.9=44.7 mm/s
       压射冲头的理论高速行程为
       S_高=m(ρF_冲)^-1=0.73（2.6×10³×2826×10^-4）^-1×10³=99 (mm)。
       式中 S高为压射冲头高速行程，m 为流经内浇道的质量，ρ 为 A380 铝合金的密度，F冲为压射冲头的截面积。
2.3 压铸试产工艺参数
       压铸试产时，采用手动喷雾、手动取件，其主要工艺参数如表 1。





3 试产结果、原因分析与工艺改进
3.1 第 1 次试产结果、原因分析与工艺改进铸件可基本成型， 但远离内浇道的孔壁及筋位生产至 500 模次左右， 压铸模具在近浇口的几个柱位型芯发生较明显的冲蚀， 铸件粘模并产生粘缺现象，导致无法继续生产。
由图 2 看出，内浇道正对着型芯，型芯在高温、高速的金属液的反复冲刷下容易产生变形和磨损，从而导致铸件粘模。 由于铸件上孔位较多， 周围都分布有孔位，且孔位分布较密集，内浇道无法避开型芯。 有鉴于此，我们从以下两个方面进行改进：一方面通过加大内浇道截面积来降低充填速度， 从而减缓对型芯表面的冲刷， 将内浇道厚度由 2.5mm 加大到 3.5mm， 从而将速度比由原来的 14.9 减小到 10.6；另一方面，通过涂层技术，在型芯表面镀一层很薄的纳米陶瓷，以提高型芯表面的硬度和耐磨性能。


3.2 第 2 次试产结果、原因分析与工艺改进
采取以上工艺措施之后，进行了第 2 次试产。试产结果显示，近浇口型芯粘模现象已经消除，可以实现连续生产。 铸件冷隔、水纹现象有改善，但是两侧柱位的冷隔和水纹现象仍然较为明显。 为了进一步改善冷隔和水纹问题， 将铝液温度从 670 ℃提高到680 ℃， 结果 铸件脱模后又发生了轻微开裂 。 因此， 单靠提高浇注温度来改善冷隔和水纹问题是行不通的。
除了提高浇注温度以外， 生产中还常常采用减薄内浇道、以提高充填速度的措施，来改善浇注不良的问题， 但提高填充速度将会增大粘模的风险。 同时， 减薄内浇道必然会影响到厚壁件补缩效果的实现。 所以，通过加大充填速度来改善冷隔、流痕的问题是不可取的。


压铸时，铝液在填充路线上的起伏多，铝液经过长距离的跋涉， 温降比较大是产生浇注不良的主要原因。 采取的工艺措施主要有以下几个方面。 首先，加大冷隔、水纹部位外围的 4 个溢流槽的容积，可以加大冷料的排除，有利于平衡定模模温。 其次，浇注温度仍然提高到 680 ℃，同时，将冷却时间（铸件留模时间）从 6 s 提高到 10 s，以避免铸件脱模时开裂。第三，为解决两侧柱位的冷隔、水纹问题，取消左右两侧近浇口的溢流槽，改为两个辅助流道，如图 3。两个辅助浇口的尺寸为 1.2 mm×2.5 mm。 修改后，F_内=（26+24+26）×3.5+1.2×2.5×2=272（mm²），速度比为 F_冲/F_内=10.4。
3.3 第 3 次试产结果

第 2 次工艺改进后，进行了第 3 次试产，试产结果表明：①粘模现象，确保了生产能够连续进行；②在较低的充填速率下，产品出现冷隔、流痕的问题基本解决；③铸件脱模后基本


没有开裂现象。进行批量压铸生产后，产品的气孔、缩孔不良率小于 0.5%。 对铸件进行测漏检测也没有出现不良品。 第 3 次试产后的铸件如图 4 和图 5。
4 结论
对于一般压铸件， 资料和经验推荐的速度比为15~25，但在生产实践中 ，需要具体问题具体分析 。对于弹簧壳体这一厚壁件， 其速度比可以降低到10.4。 压铸过程是多方面因素共同作用的复杂过程，需要对速度比、合金温度、压射速度、模具温度、冷却时间等参数的不断调整和优化， 才能取得令人满意的结果。 在铸造生产中，要根据不同的问题，分析和找出问题的实质，有针对性地采取措施加以解决。
在刹车系统空气干燥弹簧壳体零件的压铸生产中，通过增大内浇道横截面积，降低填充速度，并结合型芯表层镀膜技术， 解决了型芯冲蚀和粘模的问题；通过提高浇注温度，增大溢流槽容积，并增设辅助流道，解决了铸件浇注不良的问题；通过延长冷却时间，解决了铸件脱模开裂的问题。经过以上工艺措施的改进，最终生产出了合格的铸件，产品不良率小于 0.5%，实现了稳定供货。