壓鑄粘模的原因和預(yù)防措施

1、壓鑄粘模的原因和預(yù)防措施鋁合金壓鑄過程中的粘?，F(xiàn)象一直是困擾壓鑄從業(yè)人員的一個難題。因為粘模，會直接延伸出很多的鑄件缺陷，如產(chǎn)品表面拉傷、缺肉、內(nèi)部縮松及表面致密層破壞導(dǎo)致的泄漏等鑄件質(zhì)量問題。因此，壓鑄從業(yè)人員需從壓鑄模工藝設(shè)計階段、模具表面處理制作及維護、壓鑄生產(chǎn)過程控制等全方位做好充分的預(yù)防，才能最大程度地減少和控制粘模的發(fā)生機率。下面從以上幾個方面結(jié)合實際案例進行具體分析。1、壓鑄模工藝設(shè)計1.1內(nèi)澆口角度的設(shè)計設(shè)計內(nèi)澆口時應(yīng)避免鋁合金液以相對大的角度進入模具型腔，減少合金液直接沖刷型腔壁。此類粘模的鑄件經(jīng)鑄件品質(zhì)檢測，會導(dǎo)致鑄件壁厚超差、鑄件缺肉而報廢。如下圖1所示，該鑄件腔體較深，

2、為了利于充型，釆取了鑄件腔體包定模側(cè)開發(fā)工藝，定模利用假滑塊確保隨動模脫模，澆道只能設(shè)計在定模側(cè)。圖1為改善之前的澆道設(shè)計工藝，因內(nèi)澆口角度相對較大，澆道呈直沖形態(tài)與內(nèi)澆口直沖模具型腔壁，導(dǎo)致粘模問題嚴重，因粘模原因不得不頻繁地對模具打磨拋光，定模凸出面形成倒扣，從而進一步加劇了粘模、拉模問題的發(fā)生。圖2為改善之后的設(shè)計工藝，澆道角度由180調(diào)整到120-130之間，內(nèi)澆口面與型腔內(nèi)壁面平行進澆，再調(diào)整內(nèi)澆口進料角度60-75。之間。經(jīng)現(xiàn)場壓鑄生產(chǎn)驗證，此類粘模問題得到明顯改善。1.2局部冷卻設(shè)計型腔內(nèi)熱節(jié)、孤島，鑄件厚大部位，應(yīng)在模具內(nèi)部增加點冷卻工藝消除因模具局部溫度過高帶來的粘模。當模具

3、的溫度變得很高，致使鋁合金和模具發(fā)生反應(yīng)，并且在接觸面的化合物變?yōu)殇X鐵混合物時，就會發(fā)生粘?，F(xiàn)象，隨著壓鑄噴涂冷熱循環(huán)及壓射模次增加，粘模量也隨之增加，模具表面上的累積物同時增加,加劇衰減了模具孤島熱節(jié)部位的導(dǎo)熱性能，粘模越來越嚴重。更嚴重的結(jié)果會使鑄件粘接在模具上，并且很難將鑄件從模具上分離下來。這類粘模不同于案例一的粘模特征，此類粘模通過肉眼可以觀察到模具型腔表面像被粘附了一層類似白色粉末的涂層，直接破壞了壓鑄件本身具有的表面致密層而導(dǎo)致鑄件氣密性檢測泄漏等質(zhì)量缺陷。下面是一款集成了機油濾清器安裝位置的發(fā)動機油底殼，在前期工藝設(shè)計時凝固分析發(fā)現(xiàn)機油濾清器安裝部位存在厚大熱節(jié)，見圖3，結(jié)合類

4、似孤島熱節(jié)導(dǎo)致的前期發(fā)生的粘模問題分析，將該部位由整體模型改為了鑲嵌結(jié)構(gòu)設(shè)計，內(nèi)部釆用“U”型循環(huán)水冷卻，見圖4。經(jīng)生產(chǎn)實踐驗證，釆用此方案，消除了模具型腔內(nèi)孤島熱節(jié)導(dǎo)致的粘模問題，且鑄件表面致密層優(yōu)良，同時也解決了此處氣密性檢測泄漏的質(zhì)量問題。團3圏4粘模、拉模在較細的型芯上表現(xiàn)得尤為突出，此案例的實施借鑒了高壓細芯點冷工藝。1.3模具內(nèi)部設(shè)計內(nèi)噴涂結(jié)構(gòu)在當前自動化壓鑄生產(chǎn)過程中，機器人、機械手取代了人工噴涂，由于鑄件結(jié)構(gòu)原因而形成的模具型腔內(nèi)部不可避免地存在了一些噴涂死角，要解決此類因噴涂潤滑不到位引起的粘模問題，除了在自動化噴涂模塊上要按模具型腔設(shè)計仿形噴涂模塊以外，通過在模具內(nèi)部設(shè)計內(nèi)

5、噴涂結(jié)構(gòu)也可以防止噴涂死角的粘模問題發(fā)生。圖5圖5中，滑塊與動模芯配合面的鑄件成型部位為噴涂死角，是通過噴涂機械手和仿形噴涂模塊均無法實現(xiàn)有效噴涂的死點。為了解決此類因噴涂不到位導(dǎo)致的粘模問題。模具設(shè)計時，增加了兩個模具內(nèi)噴頭設(shè)計。該噴頭通過與噴霧機系統(tǒng)管路連接，實現(xiàn)與噴涂機械手同步噴涂的效果，且噴涂角度、噴涂距離相對較優(yōu)。很好地解決了噴涂死點的粘模問題。2、模具表面處理模具型芯的鋼材通常釆用H13鋼，并且對鋼材進行淬火、回火熱處理，使鋼材硬度達到46-50HRC。常規(guī)情況下，H13鋼材的機械特性不僅可以滿足對耐熱疲勞性要求，而且還具有一定的熱穩(wěn)定性。使用熔點較高的特種材料對模具型腔表面進行涂

6、覆處理，形成涂覆層，以避免發(fā)生粘模，如鉬基合金，這種合金可以與鐵混合，并且可以粘合在模具表面發(fā)生粘模的位置上；也可以在粘模位置使用各種防止粘模發(fā)生的材料對模具表面進行處理，如金屬鎢；釆用物理方式（PVD）對模具進行表面處理，可以有效地防止粘模發(fā)生，如CrN+W、ON、（TiAl）N以及CrC。圖6圖6是一塊釆用冷焊涂覆金屬鎢之后的模具型腔鑲塊，該鑲塊位于進澆口側(cè)，由于結(jié)構(gòu)限制，無法實現(xiàn)內(nèi)部冷卻，且受熔液的高速、高壓沖刷，外部脫模劑噴涂潤滑形成的保護膜在壓射充填時會被很快地沖刷掉，頻繁粘模。經(jīng)釆用金屬鎢被覆后，表面較為粗糙，可有效地鎖住脫模潤滑劑在鑲塊成型表面而不被鋁液沖刷帶走，能保證在2000

7、模次內(nèi)粘模問題得到很好的改善。需要在模具維護方面多備幾套鑲塊。設(shè)計為快換結(jié)構(gòu)，一旦涂覆層被沖刷耗盡，能在最短的時間內(nèi)通過維護迅速更換上經(jīng)過再次涂覆的鑲塊。3、壓鑄生產(chǎn)過程控制3.1鋁合金中Fe含量鋁合金與模具中的鐵具有很強的親和力如果鋁合金中的含鐵量不足，就很容易在H13材料模具的型腔內(nèi)粘結(jié)。鐵在鋁合金熔液中是有害元素，因此隨著鐵含量的增加，力學性能下降，特別是沖擊韌性和塑性降低，熱裂傾向增大，并且還會使鋁合金出現(xiàn)硬質(zhì)點，加工性能變壞。但鐵能減小鋁合金粘模傾向，便于壓鑄。因此，壓鑄鋁合金中鐵的含量應(yīng)控制在定范圍之中，實踐證明，壓鑄過程中鐵含量控制在0.7-1%，對粘模改善是有一定效果的。3.2

8、工藝參數(shù)鋁液溫度過高、內(nèi)澆口速度過高、壓射比壓過高，也會導(dǎo)致粘模問題發(fā)生。較高的鋁液溫度會模溫較高，模具與金屬液之間發(fā)生化學反應(yīng)，導(dǎo)致粘模。較高的內(nèi)澆口速度會使鑄件組織織呈現(xiàn)多孔性，力學性能明顯降低。因此，對內(nèi)在質(zhì)量，力學性能和致密性要求高的鑄件，不宜選用大的內(nèi)澆口速度，也利用預(yù)防粘?，F(xiàn)象的發(fā)生。同時，根據(jù)鑄件的性能要求合理的計算設(shè)置鑄造壓力、保壓及留模冷卻時間，在金屬熔液開始凝固之前有效補縮。3.3脫模劑優(yōu)質(zhì)的壓鑄脫模劑通過合理的配比可減少粘模現(xiàn)象的發(fā)生。目前，壓鑄行業(yè)對脫模劑尚未出臺統(tǒng)一標準，國際上包括最權(quán)威的北美壓鑄協(xié)會對脫模劑的應(yīng)用也沒有公布統(tǒng)一的檢驗標準。技術(shù)員要對脫模劑的品牌嚴格把關(guān)，即選用那些聲譽好，資金和技術(shù)力量雄厚，技術(shù)服務(wù)水平高，質(zhì)量穩(wěn)定的供應(yīng)廠商。一旦經(jīng)選用試用后預(yù)防粘模問題有效，不要輕易變動脫模劑品牌。3.4其它除以上三個方面的預(yù)防粘模現(xiàn)象發(fā)生措施以外，壓鑄件的結(jié)構(gòu)設(shè)計上，還應(yīng)充