■ 王飞，郭兆坤，陈朝辉
摘要：冷隔是压铸生产中的常见缺陷，严重影响产品的力学性能，故而从工艺上改善产品冷隔缺陷意义重大。以我公司的15410-YDC压铸离合器壳体为例，通过改善模具温度场、高速区间和高速速度，消除了冷隔缺陷，为类似产品压铸质量提升提供借鉴。
关键词：冷隔；温度场；高速区间；高速速度
随着轻量化的要求日益提高，汽车中的部分关键零部件开始逐渐转向采用压铸生产，控制压铸件质量、提高成品率是各压铸厂的工作重点。本文以我公司的15410-YDC压铸离合器壳体冷隔缺陷为例，研究模具温度、高速区间和高速速度等参数对冷隔缺陷的影响，以满足零件的质量要求。
随着汽车轻量化步伐加快，我公司生产的15410-Y D C离合器壳体（外形尺寸φ556mm×172mm）工艺由消失模铸铁转为铝合金压铸，工艺流程为：模具预热、喷涂→合型（合模）→合金熔炼→浇注压射→保压→开模取件→质量检查→铸件后处理。
由于产品远离浇口端设置两处观察窗口，结构复杂，在665℃浇注条件下，压铸生产过程中冷隔缺陷严重（见图1），成品率较低，质量成本高，无法满足不断增长的产能需求，急需优化改进压铸工艺。
金属液充型后，在金属液的交接处融合不好，且在铸件中产生穿透的或不穿透的缝隙称为冷隔。这种情况多出现在远离流道的铸件表面和薄壁处，主要原因是两股金属液在交汇融合时已成半固态，不能完全融合。
压铸工艺中影响冷隔缺陷的因素有以下几点：
（1）浇注温度 离合器壳体铸件采用ADC12铝合金，该合金凝固温度约为577℃，因内浇道处模具棱角较多，温度太高时冲刷模具严重，根据产品壁厚情况一般选择浇注温度为650～675℃。浇注温度调整区间较小，对冷隔缺陷影响也就较小。
（2）模具温度 铝液充型后与金属模具接触，热损失受模具影响较大，且模具局部温差大对铝液温差有影响，对远端冷隔影响较大。压铸生产中对模具温度比较重视，一般将模具温度控制在180～300℃。
（3）压射速度 压铸工艺区别于其他铸造工艺的主要特点是高速充填、高压凝固，合金液通过内浇道速度可达70m/s，速度的快慢及变化区间对远端冷隔影响大，是冷隔缺陷产生的主要原因之一。
图1 冷隔缺陷
针对15410-YDC离合器壳体远端冷隔问题，我们从人、机、料、法、环等方面入手，对压铸过程可能影响冷隔的原因逐一分析。通过讨论，制订了优化模具温度和工艺参数的方案。
（1）对喷涂、模温进行改善 根据模温的分布情况，增加浇口附近冷却水的流量，减少浇口远端冷却水的流量；对喷涂机器人进行重新编程，减少浇口远端喷雾量，增加模腔及模具上方吹气，确保模腔内无脱模剂残余、模具上方无脱模剂流下（模具尺寸1300mm×1300mm×1100mm，模具上方会产生脱模剂倒流），从而达到增加浇口远端温度、平衡温度场的目的。通过红外热成像仪检测，模具远端温度约260℃，达到预期目的。
（2）改善高速区间 常规压铸中，压铸的高速充填起始点设置在产品的近浇口附近（如图2虚线所示），使产品的充填时间更短，产品的外观品质更好。现对于产品冷隔判断，合金进入型腔后，由于速度过快造成产品冷料不能按既定充填方向挤出溢流，故将高速充填的位置向后推迟（如图2实线所示），改变铝液流向，使产品型腔内的冷料能够按既定方式排至产品渣包内。
图3上半部分为常规压铸曲线，在压铸过程中，合金在进入浇口时（450mm位置）开始高速充填，优点是浇口附近位置充填比较好，缺点是由于内浇口速度过快，造成铝液进入型腔后巻气较多，不易排出冷料，造成产品离浇口较远位置易出现缺陷。图3下半部分是根据以上分析进行更改后的压射曲线，将高速充填位置向后推移，使浇口附近有部分铝料停留，对后续充入的铝液进行缓冲，并使高的速度得到保证，且不会造成卷气、紊流等现象的发生，极大地改善了产品冷料排不出的现象。
（3）提升高速压射速度 高速压射速度一般根据铸件结构复杂程度、铸件壁厚等来确定，铸件结构复杂、壁厚薄会选择较高速度，铸件结构简单、壁厚厚会选择较低速度。高速压射速度选择会在模具开发初期通过模流分析软件模拟，确定初步理论值。
图2 离合器浇排系统
图3 压射曲线
我们将高速压射速度理论值由3.5m/s提高至4.2m/s，内浇口速度提高至48m/s，保证铝液以较高速度充填至远端。提高速度后压射过程用时较之前有明显缩短，铝液流动过程中热损失减少，有助于远端铝液的融合。
经过模温调控、高速速度和区间优化后，产品远端冷隔基本消除，压铸件拥有良好的表面质量，无明显缺陷。对压铸件进行X射线无损检测，未发现明显气缩孔，产品符合技术要求。
实践证明，压铸产品质量是由工艺参数、模具温度、设备精度等一系列条件共同决定的，任何参数设置不合理均会导致产品内部或外观质量缺陷，其中模具温度和压射速度对产品外观质量作用明显，低速和高速区间对产品内部质量作用明显。
参考文献
[1] 卢宏远. 压铸技术与生产[M].北京：机械工业出版社，2008.
[2] 杨裕国.铝压铸成型及质量控制[M]. 北京：化学工业出版社，2009.
[3] 吴春苗，等.压铸技术手册[M]. 广州：广东科技出版社，2007.
作者简介：王飞、郭兆坤、陈朝辉，陕西法士特集团铸造分公司。
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