鋁合金鑄造工藝優(yōu)化技術(shù)的應用及發(fā)展

王景浩 李宏新 凱斯曼秦皇島汽車零部件制造有限公司

一、縮孔和縮松

1.縮孔和縮松通常發(fā)生在鑄件的熱節(jié)處。這些熱節(jié)有的是由結(jié)構(gòu)設(shè)計造成的，針對這種熱節(jié)，可以通過加強冷卻強度或者降低對應位置模具溫度的方式減小熱節(jié)，但是通常會涉及模具內(nèi)部結(jié)構(gòu)的更改，在模具結(jié)構(gòu)定型的情況下，更改的費用較高。比較簡單的方式是將熱節(jié)附近的保溫涂料清理掉，或者直接在噴涂料的時候用擋板擋住模具上對應著鑄件熱節(jié)的部位，沒有涂料的部位就起到了相當于冷鐵的作用，可使熱節(jié)處提前凝固。

圖1 在易發(fā)生縮松處使用擋板遮擋涂料

2.鑄件內(nèi)腔的縮孔和縮松通常是因為冒口或者內(nèi)澆口的溫度過低，導致其補縮能力不足造成的。筆者曾嘗試將冒口芯放到干冰中冷卻1分鐘后，立即用于生產(chǎn)，結(jié)果在鑄件中臨近冒口的小熱節(jié)處發(fā)現(xiàn)了縮孔。將模具底模保溫溫度降低到500℃以下后，同樣在鑄件內(nèi)部發(fā)現(xiàn)了縮孔。在生產(chǎn)中，可以先在模具中擺放冒口芯，利用模具本身的溫度來預熱冒口芯，提高其補縮效率。底模溫度應控制在600℃-700℃之間，根據(jù)生產(chǎn)條件進行調(diào)整，及時補噴澆道和澆口的保溫涂料。

3.靠近內(nèi)澆口附近的縮孔和縮松，通常是由于內(nèi)澆口處過早凝固所致。長時間停機導致的底模溫度偏低，或者澆口內(nèi)粘鋁未在澆注前及時清理，或者坩堝和升液盆里氧化夾雜過多在過濾網(wǎng)處集結(jié)，都會引起內(nèi)澆口處過早凝固，堵住補縮通道。在生產(chǎn)過程中保持生產(chǎn)節(jié)拍的連續(xù)性，減少非必要的停機，或者在長時間開模后進行合模保溫，每次澆注前，檢查并清理澆口內(nèi)壁，定期清理升液管和升液盆，能有效避免此類缺陷。

二、宏觀氣孔

1.如果砂芯受潮，水分會在澆注過程中變成水蒸氣，若沒有及時排出型腔，就會在鑄件內(nèi)部形成氣孔。將不同砂芯的表面均勻噴上少許水，分別生產(chǎn)一模鑄件，目視檢查鑄件表面，用X光檢查鑄件內(nèi)部，確認不同砂芯受潮后形成氣孔的位置，和日常生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的氣孔位置對比，就可以有針對性地采取措施。

在砂芯和模具的接觸面附近的氣孔，可以采取在模具上設(shè)置排氣塞的方法，將氣體排出。

若氣孔存在于鋁液和模具的接觸面，設(shè)置排氣塞很容易被鋁液堵住，從而失去排氣功能。這種情況下，就需要從控制砂芯內(nèi)部水分入手。主要措施有：1）將砂芯存放于恒溫且低濕度的環(huán)境中；2）當生產(chǎn)車間環(huán)境濕度較大時，控制砂芯存放在現(xiàn)場的時間小于1小時；3）采用預熱的方式烘烤出砂芯中的水分。

2.在低壓鑄造過程中，還有一種特殊的氣孔，通常發(fā)生在鑄件的底部。出現(xiàn)氣孔的同時，鑄件表面伴隨著褶皺和氣痕。這種氣孔通常是由于升液管在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)裂紋，從而使外部氣體進入鑄件型腔所致。出現(xiàn)此類氣孔，需要立即更換坩堝，檢查升液管是否有裂紋。為了預防升液管開裂，坩堝安裝和轉(zhuǎn)運的過程中，需要盡量減少振動。

三、冷隔

1.冷隔最容易發(fā)生的位置是呈水平設(shè)置的薄壁肋條。由于肋條是由模具上的狹窄的空隙形成，如果空隙很深，噴保溫涂料的時候很難以90°角噴到模具表面，達到和模具的緊密貼合。而且在脫模過程中，因鑄件和模具的摩擦，保溫涂料很容易脫落。在鋁液流入空隙的過程中，鋁液被模具表面迅速冷卻，最后凝固的區(qū)域，即鋁液最后交匯的地方，特別容易出現(xiàn)冷隔。針對這種冷隔，除了保證模具的涂料狀態(tài)，針對模具結(jié)構(gòu)的優(yōu)化更加有效：增加肋條的厚度或加大從模具外側(cè)到最內(nèi)側(cè)的角度，都有利于噴涂和保持涂料與模具的貼合，并且有利于鋁液流入。

2.在鑄造生產(chǎn)過程中，側(cè)模頂部排氣通道附近的涂料經(jīng)過氣體的不斷“沖刷”，特別容易脫落，相對其周邊區(qū)域，模具此處會局部過冷，導致鋁液過早凝固，氣體未能及時排出，從而憋在鑄件表面形成凹坑。通過及時補涂料，可以利用涂料形成的粗糙表面進行排氣，減少此類缺陷。更有效的方式是在出現(xiàn)凹坑的部位開設(shè)排氣塞，協(xié)助排氣。

3.模具重新噴干冰、涂料，保溫后生產(chǎn)的首件，側(cè)模頂部排氣通道附近或模具凹陷處容易出現(xiàn)因“憋氣”形成的冷隔，這時出現(xiàn)“憋氣”的原因主要是在模具溫度過低或者保溫時間不夠，涂料中的結(jié)晶水沒有完全蒸發(fā)掉，在生產(chǎn)首件的過程中，鋁液的溫度將其分解蒸發(fā)出來，但是沒有來得及排出模具型腔，就形成了冷隔。這種情況下，對憋氣處噴涂料過多只能加重冷隔的發(fā)生。提高保溫溫度和保溫時間，可以一定程度上避免此缺陷發(fā)生，但是會消耗過多的能源和浪費生產(chǎn)時間。對于這種情況，可以采取對上部涂料局部烘烤的措施，在模具上增加排氣塞或者使用網(wǎng)格面代替平面，將氣體引到鑄件以外。

圖2 網(wǎng)格狀排氣花槽

四、結(jié)論

低壓鑄造設(shè)備和模具的冷卻系統(tǒng)，加熱系統(tǒng)，排氣系統(tǒng)的設(shè)計受到模具結(jié)構(gòu)和空間的限制常常難以滿足工藝需求，同時，工人的噴涂等操作也會對鑄件的質(zhì)量造成一定影響。

生產(chǎn)實踐中，針對每個缺陷，根據(jù)其發(fā)生位置，結(jié)合設(shè)備、模具當時的具體狀況，分析其產(chǎn)生原因，采取合理、經(jīng)濟而又穩(wěn)定的應對措施，是鑄造工作者的重要任務。