大型铝合金压铸模具分析与工艺改进

大型铝合金压铸件一般结构复杂，壁厚变化大，内部品质和表面品质、加工尺寸精度、气密性要求高，导致产品制造困难，废品率高，需要对压铸工艺进行研究和改进。

铝合金压铸件材料一般是ADC12，最小壁厚为2mm，产品质量为多为几公斤。内部品质要求符合ASTME505标准，铝合金气（缩）孔等级１。表面品质要求产品毛坯表面不允许有铸点、飞边、毛刺。加工尺寸精度要求压铸毛坯平面度小于0.5mm。气密性要求产品内腔在70KPA的空气压力下，泄漏量小于小于0.81ml/min。

压室直径设计为100mm，内浇口截面积为5，43cm²充满度为40％。浇注系统采用梳形设计，模流分析结果表明，梳形设计避免产生卷气，形成气孔。实现了水尾填充在产品右上侧的目的，可以通过渣包及排气槽减少铸件缺陷。

铝合金压铸模具表面抛丸处理

大型铸件清洁度要求很高，产品整体杂质颗粒质量要求小于1.84mg，油道杂质颗粒质量要求小于0.34mg，为此，铸造毛坯表面不允许有铸点。而模具压铸一定数量后，由于反复冷热循环、金属液冲蚀，很容易发生龟裂，产生铸点.为此模具型腔表面采用抛丸处理，强化表面品质，推迟龟裂发生的时间。

铝合金压铸工艺参数

低速压射为0.35ｍ/ｓ，高速压射为4.5ｍ/ｓ，高速距离为500mm，增压比压为30M/Pa，增压距离为640mm，浇注温度为（665±10）℃。

暂时存在的问题

产品进行批量试生产时，产品硬度不良率为100％，其他缺陷导致废品率高达30％，具体情况如下：

1产品压铸完成20h后，解剖指定位置４处，测量截面的硬度（HRB），要求大于40，实际测量数据为25～50，不能满足技术要求，在设备高温运转状态下，可能会影响使用功能。

2产品油道１型芯针弯曲，表面粘模拉伤，导致产品孔偏，尺寸超差，不良率为20％。

3产品压铸变形严重，要求毛坯平面度为0.5mm，实际为0.77，导致产品黑皮残留，不良率为5％。

4产品油道1和油道2交叉位置有缩孔，直径约为3mm，导致产品泄漏，不良率为3％。

针对上述问题进行分析，认为：

①ADC12的Cu含量要求为1.5％～3.5％，国外同一规格产品的的Cu含量在2.3％左右，其截面硬度（HRB）可以保证大于40。

②零件的油道型芯针直径为16mm，长度为259mm，小端脱模斜度仅为0.38°，冷却困难，压铸过程中容易受到铝液的冲击，产生过热变形弯曲。

③由于产品动模轴承孔1位置包紧力小，定模对应位置包紧力大，导致产品脱模时，受拉而局部变形。

④由于该处属于油道１和油道２的交叉重叠位置，局部壁厚很厚，是压铸过程中的热节，最后凝固，产生缩孔。

压铸工艺改进

增加Cu含量，提高产品硬度。试验发现随着Cu含量的增加，产品硬度也相应增加。当Cu含 量 为2.1％ ～3.5％ 时， 产品硬度 （HRB）可以满足40以上的技术要求。

改进型芯针的设计，防止弯曲变形

为了避免该缺陷，型芯针内部设计6mm的冷却水道，加强型芯针的冷却；设计型芯针和滑块配合段直径为16mm，长度为40mm，防止铝屑进入型芯针套导致断针；设计型芯针和滑块配合段后部直径为15mm，针套有单边0.5mm的间隙，长度为285mm，在型芯针受力变形时，有间隙可以随动，防止型芯针卡死后弯曲变形。采用该工艺后，型芯针没有发生弯曲变形，铸孔表面品质良好，没有粘铝拉伤缺陷。因弯曲变形导致的废品率由20％降低到0。采用模具局部倒扣结构，防止受拉变形

在产品动模轴承孔采用宽2mm、深0.3mm的倒扣，增加动模局部的包紧力，使产品脱模时不会受拉变形。该工艺实施后，产品受拉变形降到0.5mm以下，因产品受拉变形导致的废品率由5％降低到0.5％。

点冷改为直冷，减小缩孔直径

原产生缩孔的位置设计有点冷，但是冷却强度不足，通过修模，把点冷改为直冷，有效地减少了缩孔缺陷， 使缩孔直径由3mm降 到1mm以 下， 产品泄漏比例由3％ 降低到0.5％ 。

总结

通过上述工艺改进，成功地解决了产品的硬度不足、型芯针弯曲、产品受拉变形和缩孔问题， 使铝合金压铸件的合格率达到95％ 以上。