鎂合金壓鑄工藝改善研究

杜健

摘 要：鎂合金無(wú)論是相變潛熱還是比熱容均低于鋁合金，壓鑄時(shí)，由于流動(dòng)性差且冷卻快，易出現(xiàn)缺肉、欠鑄等缺陷。文章通過(guò)提高模具溫度及鎂合金的加熱溫度，以此實(shí)現(xiàn)壓射速度的增加，進(jìn)而大幅降低廢品率。

關(guān)鍵詞：鎂合金；壓鑄工藝；改善

為滿足投影機(jī)光學(xué)系統(tǒng)的強(qiáng)度、散熱等要求，其結(jié)構(gòu)零件通常使用的是壓鑄鎂合金或壓鑄鋁合金。而壓鑄鎂合金的相關(guān)性能雖然優(yōu)于壓鑄鋁合金，但由于光學(xué)結(jié)構(gòu)件的復(fù)雜性，導(dǎo)致其壓鑄的生產(chǎn)性較差，良品率不高。隨著鎂合金壓鑄技術(shù)的不斷改進(jìn)與提升，可逐漸實(shí)現(xiàn)壓鑄鎂合金對(duì)壓鑄鋁合金的替代。

1 產(chǎn)品概況

某產(chǎn)品壁厚4.4mm，輪廓尺寸91mm×93mm×60mm，凈質(zhì)量113g，材料AZ91D，乃為常見(jiàn)型鎂合金壓鑄件。此產(chǎn)品具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)，模具在上下左右方向各有1側(cè)滑塊。介于產(chǎn)品功能，零件原先諸多部位具有過(guò)小的圓角，這對(duì)零件成形不利。

2 廢品分析

依據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)得知，此產(chǎn)品廢品率高達(dá)24%。通過(guò)深入分析259373件廢品，發(fā)現(xiàn)250378件為欠鑄（96.53%）；缺肉為8995件（3.47%）。

3 欠鑄分析

（1）合金液被氧化過(guò)于嚴(yán)重，流動(dòng)性下降。因存在溢流及澆注系統(tǒng)，外加產(chǎn)品不合格，在持續(xù)壓鑄中，通常會(huì)產(chǎn)生>50%的回爐料。因鎂合金材料在進(jìn)行熔煉過(guò)程中具有非常高的防護(hù)性要求，工廠中并無(wú)符合此要求的熔化爐，精煉條件并不滿足，在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中，回爐料被直接送至保溫爐，操作者僅僅簡(jiǎn)單化處理了合金液表面所漂浮的渣料。與精煉的成品合金錠相比，回爐料具有十分嚴(yán)重的被氧化情況，另外，流動(dòng)性也比較差，此乃造成產(chǎn)品欠鑄的關(guān)鍵因素。（2）具有過(guò)低的模具溫度及合金澆注溫度。壓鑄過(guò)程中溫度把控乃是關(guān)鍵性工藝參數(shù)，為較好滿足充型條件，獲取更佳成形質(zhì)量，需運(yùn)用更為適宜的模具溫度與合金澆注溫度。設(shè)定保溫爐溫度為670℃，采用便攜式測(cè)溫儀，對(duì)加料前及加料后澆注腔當(dāng)中合金的溫度進(jìn)行測(cè)量，數(shù)值：加料之前為662℃，加料30s后為661℃，加料3分鐘之后為647℃，加料后溫度呈現(xiàn)顯著降低。壓鑄鎂合金過(guò)程中，采用模溫機(jī)經(jīng)熱油加熱模具，乃為最為理想方式，熱油持續(xù)流經(jīng)模具內(nèi)管道，自內(nèi)部加熱模具，促使模具達(dá)到并維持所需溫度。此種加熱方式，模具會(huì)始終具有穩(wěn)定溫度，可使產(chǎn)品質(zhì)量顯著提升，另外，還可達(dá)到延長(zhǎng)模具壽命的目的，使生產(chǎn)具有穩(wěn)定節(jié)律。壓鑄鎂合金時(shí)，模具中溫度通常維持在180～280℃。設(shè)定模溫機(jī)溫度為240℃，采用紅外測(cè)溫儀，對(duì)持續(xù)生產(chǎn)中的模具溫度進(jìn)行測(cè)量，得知靜模為170～180℃，動(dòng)模190～200℃，靜模具有偏低的溫度。由數(shù)據(jù)得知，模具及合金液具有較低溫度，在壓鑄時(shí)，易出現(xiàn)冷隔及欠鑄等缺陷。

4 對(duì)策及驗(yàn)證

4.1 成品合金錠與回爐料分作原料對(duì)比

由于鎂元素具有較為活潑的化學(xué)特性，易被氧化，在精煉與特殊除渣工藝缺乏狀況下，壓鑄過(guò)程中，將回爐料作為原料時(shí)，鎂合金液流動(dòng)性較之成本，要低于后者。為了能夠更為確切的驗(yàn)證原材料流動(dòng)性對(duì)于鎂合金欠鑄缺陷所產(chǎn)生的實(shí)質(zhì)性影響，分別于不同批次，取成品合金錠與回爐料進(jìn)行生產(chǎn)，不改變其余工藝參數(shù)，經(jīng)統(tǒng)計(jì)得知，回爐料欠鑄廢品率為23.4%，成品合金錠則為19.0%，由此得知，運(yùn)用成品合金錠作為原料，相比于回爐料，在合金流動(dòng)性方面要好于后者，能夠降低欠鑄比例。

4.2 提升合金液溫度

為對(duì)合金液溫度對(duì)鎂合廢品率所產(chǎn)生的影響進(jìn)行驗(yàn)證，將合金液的溫度維持在690℃，保持其他工藝參數(shù)不變，分用合金錠與回爐料，然后進(jìn)行生產(chǎn)。經(jīng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)得知，回爐料廢品率16.2%，成品合金錠廢品率為13.4%。經(jīng)比較可知，當(dāng)合金液的溫度維持在66℃時(shí)，對(duì)欠鑄廢品率進(jìn)行通解可知，當(dāng)升高合金液的溫度，無(wú)論是成品合金錠還是回爐料，均會(huì)使得欠鑄廢品率顯著下降。其中成品合金錠具有最好的工件質(zhì)量，且具有最低的廢品率。

4.3 提高模具溫度

因合金液溫度會(huì)嚴(yán)重影響模具溫度，將模溫機(jī)溫度分別設(shè)置為240℃與280℃，然后將合金液的溫度分設(shè)為660℃與690℃，分4次現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控模具溫度，結(jié)果見(jiàn)表1。

從表1得知，當(dāng)提高合金液的溫度后（30℃），模具溫度也會(huì)隨之而得到提升（20℃左右），但提升模溫機(jī)40℃后，此時(shí)的模具溫度僅提了5℃左右。經(jīng)深入分析得知，可能是模具加熱流道在設(shè)計(jì)上存有問(wèn)題，將模溫機(jī)原定溫度提高，難以將模具溫度提高。

5 結(jié)語(yǔ)

總而言之，當(dāng)提高模具溫度及合金液溫度之后，便會(huì)增加合金液的流動(dòng)性，還可大幅提升充型能力，顯著降低欠鑄廢品率。運(yùn)用成品合金錠進(jìn)行生產(chǎn)，能夠降低廢品率，但幅度并不大，可通過(guò)改善壓鑄工藝條件，將廢品率高及回爐料流動(dòng)性差的問(wèn)題予以解決。

參考文獻(xiàn)

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