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影響壓鑄件質(zhì)量的因素
摘要：壓鑄產(chǎn)品合格率一般在70%~90%之間，影響壓鑄產(chǎn)品的因素有如下幾點(diǎn)：機(jī)器本身的性能；機(jī)器的各項(xiàng)工作參數(shù)；壓鑄型（模）的結(jié)構(gòu)和性能；壓鑄合金的質(zhì)量及操作者的技能。為了提高壓...
壓鑄件加工的質(zhì)量要求主要包括：鑄件表面粗糙度、尺寸、形狀、物理性能、機(jī)械性能以及有無孔洞、裂紋、耐磨、耐腐蝕性能等情況。壓鑄產(chǎn)品合格率一般在70%~90%之間，影響壓鑄產(chǎn)品的因素有如下幾點(diǎn)：如何生產(chǎn)出高質(zhì)量的零件，對節(jié)約材料、能源和縮短制造工時(shí)，提高經(jīng)濟(jì)效益都有很大的意義。影響壓鑄件質(zhì)量的因素很多，如壓鑄機(jī)類型及質(zhì)量、壓鑄件幾何結(jié)構(gòu)及技術(shù)要求的合理性、模具的結(jié)構(gòu)及操作人員的技術(shù)水平等，下面我們總結(jié)一下影響。
一 壓鑄模具對壓鑄件質(zhì)量的影響
壓鑄模具對壓力鑄造質(zhì)量的影響是決定性的。模具由進(jìn)料、型腔、出氣、排渣多個(gè)要素組成，要求使合金液以最適宜的流態(tài)進(jìn)入型腔，并最大限度地排出腔內(nèi)氣體。澆口的入口方向和分布方式對排氣有著重大影響，必須要使金屬液流沿型壁有序充型，不憋氣。在合適的部位開排氣槽和溢流槽，更有利于將型腔中的氣體排出，并防止渦流的形成。因此，在設(shè)計(jì)模具時(shí)，應(yīng)盡量注意使模具總體結(jié)構(gòu)及模具零件結(jié)構(gòu)合理，便于制造，便于使用，安全可靠。要使模具在壓鑄中不變形，金屬液在模內(nèi)流動(dòng)穩(wěn)定，能均勻地使鑄件冷卻，能全自動(dòng)壓鑄而無故障。此外，要根據(jù)生產(chǎn)批量、材質(zhì)情況等合理地選用適宜的模具材料。
1壓鑄模具的設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)者應(yīng)首先在設(shè)計(jì)時(shí)，要特別注意在滿足使用要求的前提下，盡量使壓鑄件結(jié)構(gòu)簡單。壁厚適當(dāng)均勻，且留有必要的出模斜度，否則會(huì)導(dǎo)致壓鑄件上出現(xiàn)凹坑、氣孔、縮松、欠鑄、拉痕、裂紋、變形等缺點(diǎn)。 壓鑄件尺寸精度的要求應(yīng)合理，否則會(huì)對模具設(shè)計(jì)、模具加工、工藝條件的制定和管理造成不必要的麻煩，又會(huì)造成大量的不合格產(chǎn)品。要使模具在壓鑄中不變形，金屬液在模內(nèi)流動(dòng)穩(wěn)定，能均勻地使鑄件冷卻，能全自動(dòng)壓鑄而無故障，設(shè)計(jì)正確的壓鑄模型有助于獲得優(yōu)質(zhì)的壓鑄件。使用計(jì)算機(jī)繪圖技術(shù)，如模具 CAD/CAM 技術(shù)能有效縮短模型的設(shè)計(jì)與制造周期，這在模型制造行業(yè)中已經(jīng)獲達(dá)成了共識(shí)。
2.模具材料
要根據(jù)生產(chǎn)批量、材質(zhì)情況等合理地選用適宜的模具材料。充分了解用戶的使用要求及工作條件，壓鑄件的受力情況，然后根據(jù)使用要求及工作環(huán)境選擇適當(dāng)?shù)牟馁|(zhì)，了解其材質(zhì)壓鑄性能等。
3.模具及模具零件的結(jié)構(gòu)
模具是壓鑄件的主要工具，應(yīng)盡量注意使模具總體結(jié)構(gòu)及模具零件結(jié)構(gòu)合理，便于制造，便于使用，安全可靠。從強(qiáng)度的觀點(diǎn)來看，把模具零件設(shè)計(jì)成整體的好，堅(jiān)固耐用，在使用中不易損壞，不易變形。但是，如果壓鑄件形狀復(fù)雜，模具零件也復(fù)雜，會(huì)使模具加工困難，加工的精度不高。若把模具零件做成組合式，則加工大為簡化，易獲得高的加工精度，進(jìn)而可獲得高質(zhì)量的壓鑄件。
4.型腔數(shù)的決定
決定型腔數(shù)，要考慮設(shè)備能力、模具加工的難易、生產(chǎn)批量大小、鑄件的精度要求等。特別是多型腔模具，由于模具加工難度大，尺寸精度誤差大，流道配置不易取得均衡，各型腔鑄件性能就不一致。壓鑄件要求精度高、幾何形狀復(fù)雜時(shí)，相當(dāng)好一模一腔。小型鑄件根據(jù)情況而定。
5.澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
澆注系統(tǒng)不僅是液體金屬充填壓鑄型的通道，還對熔體的流動(dòng)速度和壓力的傳遞以及排氣條件、壓鑄型熱平穩(wěn)等因素有調(diào)節(jié)作用，所以，設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)必須分析鑄件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技術(shù)要求、合金種類及其特性，還要考慮壓鑄機(jī)的類型及特點(diǎn)等，這樣才能設(shè)計(jì)合理的澆注系統(tǒng)。
6.排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)
模具應(yīng)設(shè)有足夠溢流范圍的溢流槽和排氣通道，這對保證產(chǎn)品質(zhì)量很重要。人們常常忽視溢流通道由進(jìn)來的金屬液過早堵死的現(xiàn)象。要采用合理的結(jié)構(gòu)，使金屬液先流進(jìn)溢流槽的較深的部位，保證排氣孔在相當(dāng)長時(shí)間內(nèi)一直是通的。此外，溢流槽應(yīng)設(shè)有頂料桿，以排除溢流槽中的金屬。
7.模具溫度的影響
壓鑄模的溫度是影響鑄件質(zhì)量的一個(gè)重要因素。在長期生產(chǎn)實(shí)踐中，總結(jié)得出模具相當(dāng)佳溫度應(yīng)控制在澆入鑄型溫度的40%。鋁合金壓鑄模溫度為230-280℃，模具溫度在這一范圍內(nèi)有利于獲得優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)鑄件。在連續(xù)生產(chǎn)中，壓鑄模型溫度升高會(huì)帶來液態(tài)金屬粘型、鑄件冷卻緩慢、晶粒粗大等問題，所以要采取壓縮空氣、水、油或化學(xué)介質(zhì)對模型進(jìn)行冷卻。以鋁合金為例，合金溫度在670-710℃澆入鑄型，在充型過程中，模具溫度對于金屬液流的溫度、粘度、流動(dòng)性、充型時(shí)間和充型狀態(tài)都有較大影響，因此也會(huì)左右壓鑄件的質(zhì)量。如果模具溫度發(fā)生波動(dòng)，會(huì)導(dǎo)致模具出現(xiàn)早期龜裂而影響壓鑄件的表面質(zhì)量;如果模具溫度不均勻或不穩(wěn)定，不但影響壓鑄件的內(nèi)外質(zhì)量(如鑄件產(chǎn)生氣孔、縮孔、疏松、粘膜、晶粒粗大等缺點(diǎn))，而且會(huì)導(dǎo)致壓鑄件尺寸變化不一致，尺寸精度降低，甚至鑄件變形，使壓鑄模出現(xiàn)龜裂，使鑄件表面形成難以的網(wǎng)狀毛刺，影響壓鑄件的外觀質(zhì)量。
8.成型零件尺寸的決定
計(jì)算壓鑄零件尺寸時(shí)，選用壓鑄材料的收縮率要符合實(shí)際，不然會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)的產(chǎn)品不合格。必要時(shí)，通過試驗(yàn)?zāi)＞邔?shí)測之后，再計(jì)算壓鑄件的尺寸。對于高精度的產(chǎn)品，甚至要把模具壓鑄零件材料的熱膨脹以及產(chǎn)品壓鑄后保存、使用環(huán)境對產(chǎn)品尺寸精度的影響考慮在內(nèi)。
9.分型面位置的決定
分型面的位置，會(huì)影響到模具加工、排氣、產(chǎn)品脫模等。通常，分型面會(huì)在產(chǎn)品上留下一條痕跡線，影響產(chǎn)品的表面質(zhì)量及尺寸精度。因此，設(shè)計(jì)分型面位置時(shí)，除考慮到產(chǎn)品脫模、模具加工、排氣等問題外，可把分型面位置放在產(chǎn)品表面質(zhì)量要求不高，或尺寸精度不高的地方。
10.模具不能變形
往往由于模具結(jié)構(gòu)不合理或模具材料選用不當(dāng)，造成模具在使用中裂口、變形，進(jìn)而導(dǎo)致產(chǎn)品不合格，為此，在設(shè)計(jì)模具時(shí)，必須采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣肀ＷC產(chǎn)品的質(zhì)量。 通常，壓鑄時(shí)，模具內(nèi)壓力為70-100MPa，為使模具不變形錯(cuò)位，型腔要充分厚，安裝型芯的板及墊板要充分厚，必要時(shí)墊板下可以增加支墊。型芯與型腔要安裝可靠，型芯與安裝孔側(cè)面粗糙度要合適，粗糙度不能太低，穿通孔型芯應(yīng)兩邊固定，以防止產(chǎn)品一邊壁厚，一邊壁薄。對產(chǎn)品上盲孔的型芯，也應(yīng)從進(jìn)料口部位、數(shù)量及型芯加固上想辦法，使型芯受力均衡。 對壓鑄?？蓪π颓弧|板進(jìn)行強(qiáng)度校核。對型腔壁厚進(jìn)行強(qiáng)度、剛度校核，對墊板進(jìn)行剛度校核。除在模具結(jié)構(gòu)上采取某些保證措施之外，還得選用變形小、強(qiáng)度好的模具材料。另外，模具導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間存在間隙，或?qū)е?、?dǎo)套在使用過程中的磨損都會(huì)影響到產(chǎn)品的質(zhì)量。特別是尺寸精度高的產(chǎn)品，為了保證產(chǎn)品精度，可在分型面上設(shè)置動(dòng)、定模錐面配合部分，或者在型腔周圍適當(dāng)?shù)牡胤皆O(shè)置2-4個(gè)定位桿，起定位及增強(qiáng)作用，以防止動(dòng)、定模錯(cuò)位，這對大型、大批量生產(chǎn)用模更為重要。 推出系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置導(dǎo)柱，以防止推桿等工作不平穩(wěn)，受單側(cè)磨損，保證產(chǎn)品受力均勻，頂出時(shí)不使產(chǎn)品變形。
二 壓鑄材料對壓鑄件質(zhì)量的影響
壓鑄材料的收縮率一般以平均百分率或以有一定變化范圍的百分率形式給出時(shí)，通常選用材料的平均收縮率。對于高精度的壓鑄件，設(shè)計(jì)模具時(shí)，選用材料收縮率應(yīng)特別注意，必要時(shí)，可以先作試驗(yàn)?zāi)＞?，在試?yàn)?zāi)＞呱先〉眯枰臄?shù)據(jù)之后，再著手設(shè)計(jì)和制造用于大量生產(chǎn)的模具。
三 壓鑄機(jī)的性能
機(jī)器的各項(xiàng)工作參數(shù)；壓力鑄造區(qū)別于其他鑄造工藝的最大特點(diǎn)是采用高速高壓的方法，在充型過程中，充分利用了各種力學(xué)、熱學(xué)和流體力學(xué)原理，從壓力、壓射速度到金屬溫度的變化，都非常講究。壓鑄機(jī)壓射性能的優(yōu)劣很大程度上決定了壓鑄件的質(zhì)量，并且對于提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本和確保生產(chǎn)安全都極為重要。壓鑄機(jī)分為熱室壓鑄機(jī)和冷室壓鑄機(jī)兩大類。熱室壓鑄機(jī)適合壓鑄熔點(diǎn)較低的金屬材料，如鋅、錫、鉛等;冷室壓鑄機(jī)適合壓鑄熔點(diǎn)較高的金屬材料，如銅、鋁合金等。近年來，隨著新型耐高溫材料的成功研制，使熱室壓鑄機(jī)的應(yīng)用范圍有不斷擴(kuò)大的趨勢，考慮選擇熱室壓鑄機(jī)還是冷室壓鑄機(jī)的時(shí)候，還要綜合分析產(chǎn)品數(shù)量、尺寸、結(jié)構(gòu)、鑄件材料和質(zhì)量要求的因素。
四 壓鑄工藝
是要有合理的壓鑄工藝。即根據(jù)壓鑄件結(jié)構(gòu)、重量和尺寸大小，壓鑄合金特性和生產(chǎn)條件，選擇合適的分型面和造型、造芯方法，合理設(shè)置鑄造筋、冒口和澆注系統(tǒng)等。以確保獲得優(yōu)質(zhì)壓鑄件加工。
a 壓鑄參數(shù) 在壓鑄過程中，壓鑄工藝參數(shù)的設(shè)定包括很多內(nèi)容，其中對氣孔出現(xiàn)概率影響較大的是排氣行程的早晚和速度這兩方面，它們對于金屬液流能否有序充型和有效排氣都有著較大的影響。排氣過早可能會(huì)造成排氣不充分，產(chǎn)生卷氣;排氣過晚則會(huì)產(chǎn)生冷隔、欠鑄。排氣速度一般選擇較慢的速度，這樣不容易產(chǎn)生卷氣，而且還可以減少?zèng)_擊、飛濺和渦流的形成。
b 沖擊波 在金屬液流完成充型，壓射頭停止運(yùn)動(dòng)的瞬間會(huì)在型腔內(nèi)產(chǎn)生壓力沖擊波，這對于壓鑄件質(zhì)量以及模具壽命、生產(chǎn)效率、生產(chǎn)管理、操作安全等都會(huì)造成不良的影響，所以應(yīng)盡量消除?？梢圆扇⊙娱L增壓時(shí)間的方法，使增壓壓力逐漸升高到設(shè)定的值，從而達(dá)到讓金屬緩慢冷凝的目的，這樣能夠有效減少?zèng)_擊波的產(chǎn)生。另外，隨著近年來模具材料化學(xué)穩(wěn)定性能的提高，壓鑄模冷卻技術(shù)的開發(fā)，使高能充型得以用于，可以通過提高壓射速度來減小沖擊波。
五 脫型劑的影響
脫模劑是使壓鑄件從型腔中順利脫出的輔助手段，它需要在壓鑄前涂抹在模具內(nèi)表面的接觸面上。合適的脫模劑需要滿足以下要求：其在高溫時(shí)可以保持很好的潤滑性;其稀釋劑要具有較低的揮發(fā)點(diǎn)，在100到150攝氏度時(shí)可以快速揮發(fā);性能穩(wěn)定，無毒無害，無腐蝕性;不會(huì)在壓鑄件表面形成積垢等。
六 操作者的技術(shù)水平
在國內(nèi)現(xiàn)有壓鑄設(shè)備條件下，對壓鑄工藝參數(shù)還難于實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、可靠、精確的控制。實(shí)現(xiàn)基本控制壓鑄工藝是將壓鑄設(shè)備、壓鑄材料和模具等要素組合并加以運(yùn)用的過程。對工藝及主要參數(shù)不嚴(yán)執(zhí)行，會(huì)使壓鑄件發(fā)生縮松、變形、欠鑄、尺寸不合格等。為了提高壓鑄生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的合格率，操作人員必須具備有一定的預(yù)防和排除產(chǎn)品缺陷的工作能力。
產(chǎn)品質(zhì)量一直以來都是人們關(guān)注的要點(diǎn)，若產(chǎn)品質(zhì)量不好就會(huì)造成很多問題，尤其像壓鑄件這種產(chǎn)品，質(zhì)量是非常重要的。如何生產(chǎn)出高質(zhì)量的零件，對節(jié)約材料、能源和縮短制造工時(shí)，提高經(jīng)濟(jì)效益都有很大的意義。
