鑄件澆口夾渣該怎么改進(jìn)鋁合金壓鑄的工藝

鋁合金壓鑄件澆口夾渣多為類(lèi)似縮孔、油污和冷硬層3種形式。引起夾渣的原因主要是壓鑄模具溫度過(guò)高、沖頭油過(guò)量和Al液含渣量高等。解決縮孔類(lèi)夾渣，主要從降低壓鑄模具溫度入手；油污類(lèi)夾渣，可采取調(diào)整沖頭潤(rùn)滑油用量、加注位置及供給方式；應(yīng)對(duì)冷硬層夾渣，主要靠調(diào)整壓射延時(shí)和調(diào)整湯勺退回待機(jī)時(shí)間、過(guò)濾湯勺式樣的導(dǎo)入、規(guī)范Al液除渣除氣作業(yè)要求等措施。

鋁合金壓鑄件一般用ADC11或者ADC12，ADC11的化學(xué)成分如下：

一、夾渣形態(tài)及形成機(jī)理

通過(guò)對(duì)鋁合金壓鑄的報(bào)廢件分析，澆口夾渣主要有３種形態(tài)：縮孔類(lèi)、油污類(lèi)和冷硬層。其中以油污類(lèi)的夾渣數(shù)量居多，占夾渣總數(shù)的60%以上；冷硬層占夾渣總數(shù)的35%左右；而縮孔類(lèi)占夾渣總數(shù)的5%。

1、類(lèi)似縮孔缺陷

當(dāng)敲掉鋁合金壓鑄件澆道料餅后，澆口處出現(xiàn)呈不規(guī)則形狀、內(nèi)部比較干凈、表面粗糙的類(lèi)似縮孔狀的孔洞。縮孔類(lèi)夾渣的鋁合金壓鑄件澆口表面凹陷，打磨涂裝后外觀仍不光潔。產(chǎn)生原因是內(nèi)澆口溫度比較高（實(shí)測(cè)最高模溫為380℃），是最后凝固的部位，造成該處Al液來(lái)不及補(bǔ)縮，產(chǎn)生縮孔缺陷。

類(lèi)似縮孔的澆口夾渣

2、油污類(lèi)缺陷

每一鑄造循環(huán)需向沖頭加注潤(rùn)滑油，沖頭油在Al液澆注后沒(méi)有完全燃燒，被包裹在Al液中形成雜質(zhì)一起填充到型腔。由于包裹有沖頭油的Al液溫度較低，會(huì)較早凝固，流動(dòng)速度慢，因而在填充末了時(shí)停留在產(chǎn)品末端。加之內(nèi)澆口截面積小，流動(dòng)阻力大，這部分包裹有沖頭油且提前凝固了的Al液雜質(zhì)更不容易通過(guò)，停滯于內(nèi)澆口附近。敲掉料餅后，在內(nèi)澆口處呈現(xiàn)黑色孔洞，其內(nèi)壁粗糙，表面有明顯油污。檢查澆口和料餅夾渣情況，同樣發(fā)現(xiàn)此類(lèi)雜質(zhì)。

油污類(lèi)的澆口夾渣

當(dāng)敲掉鋁合金壓鑄件澆道料餅后，澆口處出現(xiàn)呈不規(guī)則形狀、內(nèi)部比較干凈、表面粗糙的類(lèi)似縮孔狀的孔洞。縮孔類(lèi)夾渣的鋁合金壓鑄件澆口表面凹陷，打磨涂裝后外觀仍不光潔。產(chǎn)生原因是內(nèi)澆口溫度比較高（實(shí)測(cè)最高模溫為380℃），是最后凝固的部位，造成該處Al液來(lái)不及補(bǔ)縮，產(chǎn)生縮孔缺陷。

3、冷硬層缺陷

冷硬層是指被注入到料筒內(nèi)的Al液與料筒低溫表面接觸急速冷凝所形成的殼體（光譜儀檢查冷硬層化學(xué)成分未發(fā)現(xiàn)異常，均在標(biāo)準(zhǔn)允許范圍內(nèi)），在高速填充時(shí)隨Al液一起被填充到型腔。固態(tài)的冷硬層密度（2.7ｇ／cm2）比液態(tài)（2.45ｇ／cm2）的Al液大，在沖頭低速運(yùn)行階段，冷硬層慢慢聚集在Al液的末端。沖頭高速運(yùn)行時(shí)，部分冷硬層將被卷入型腔，形成缺陷。最終殘留在內(nèi)澆口的冷硬層形態(tài)。冷硬層多為薄片狀，表面有光澤且較硬，與周?chē)覆亩啻嬖陂g隙，不僅影響外觀，也降低鋁合金壓鑄件的強(qiáng)度。

冷硬層形成位置示意圖

冷硬層夾渣

二、消除夾渣的措施

1、縮孔類(lèi)夾渣的解決措施

縮孔類(lèi)缺陷主要是壓鑄模具溫度過(guò)高造成的，因此首先要確定壓鑄模具實(shí)際溫度；其次，檢查發(fā)現(xiàn)澆口附件的點(diǎn)式冷卻水流量較小甚至堵塞，是銅管在使用過(guò)程中結(jié)垢后截面減小所致。部分冷卻水管長(zhǎng)度比設(shè)計(jì)的短很多，這是因?yàn)閴鸿T模具的冷卻水銅管和冷卻水孔都沒(méi)有編號(hào)，在拆裝壓鑄模具時(shí)會(huì)把長(zhǎng)的銅管剪掉一部分后裝到短的水孔里，這樣導(dǎo)致一些冷卻水銅管較短，達(dá)不到冷卻效果。

可采取兩個(gè)措施：

①在《模具保全檢查項(xiàng)目表》中加入冷卻水檢查項(xiàng)目，規(guī)定冷卻水流量檢測(cè)方法及頻率；

②按照?qǐng)D紙要求檢查冷卻水銅管長(zhǎng)度，不符合要求的予以更換，并對(duì)模具冷卻水孔和冷卻水銅管進(jìn)行編號(hào)，一一對(duì)應(yīng)。

整改后，實(shí)測(cè)到的模具溫度大幅度降低，幾乎不再出現(xiàn)縮孔類(lèi)夾渣。

2、油污類(lèi)夾渣的解決措施

壓鑄潤(rùn)滑油采用花野275沖頭潤(rùn)滑油，呈黑色粘稠狀。脫模劑噴涂后，沖頭退回進(jìn)行料筒清掃，然后滴注沖頭潤(rùn)滑油。現(xiàn)有的滴注位置為沖頭前方的料筒底部，一般壓鑄潤(rùn)滑油用量為5mL／模。

現(xiàn)有的供油方式

現(xiàn)有潤(rùn)滑油供給方式存在3個(gè)問(wèn)題：

①潤(rùn)滑油滴注在料筒底部很容易被澆注的Al液包裹而形成渣滓；

②潤(rùn)滑油聚集在一塊，短時(shí)間內(nèi)無(wú)法完全燃燒，易被Al液包裹；

③沖頭頂部潤(rùn)滑效果不好，易導(dǎo)致不均勻磨損。此外，沖頭油的用量也存在偏多的現(xiàn)象。

有３種解決措施

（1）調(diào)整沖頭潤(rùn)滑油用量沖頭潤(rùn)滑油由5mL減少為4mL并無(wú)斷料餅發(fā)生，當(dāng)減少到3.5mL時(shí)偶爾會(huì)發(fā)生斷料餅。分析發(fā)現(xiàn)沖頭冷卻水銅管大部分比設(shè)計(jì)值短，冷卻效果不良。因此，恢復(fù)沖頭冷卻水管長(zhǎng)度（距沖頭內(nèi)壁15mm），并納入日常點(diǎn)檢項(xiàng)目，再把潤(rùn)滑油用量降到3.5mL。

（2）調(diào)整潤(rùn)滑油的加注位置及供給方式將原來(lái)的料筒底部加注潤(rùn)滑油改為沖頭頂部加注。潤(rùn)滑油借助慣性順流至整個(gè)沖頭表面，潤(rùn)滑面積加大，便于燃燒。改善后的滴注位置見(jiàn)。

改沖頭油底部加注為頂部加注

（3）調(diào)整沖頭潤(rùn)滑油供給方式雖然沖頭頂部滴注潤(rùn)滑方式有較好的效果，但擴(kuò)散不好，潤(rùn)滑面積不夠，燃燒不完全。采用噴射可以在沖頭表面形成霧化的油膜，擴(kuò)散面積大，更利于燃燒，具有更好的潤(rùn)滑效果。

經(jīng)改善后，澆口斷面比原來(lái)干凈了很多，夾渣下降了將近90%，也沒(méi)有出現(xiàn)斷料餅現(xiàn)象。

3、硬層夾渣解決措施

調(diào)整壓射延時(shí)

Al液注入到料筒后會(huì)在其接觸面形成冷硬層，接觸時(shí)間越長(zhǎng)，產(chǎn)生的冷硬層就越多。因此，縮短壓射延時(shí)，即縮短Al液與低溫料筒接觸時(shí)間是減少冷硬層的一個(gè)行之有效的方法。具體操作是將壓射延時(shí)由原來(lái)的2.5ｓ調(diào)整為0.5ｓ。

調(diào)整湯勺退回待機(jī)時(shí)間

現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，由于操作者熟練程度參差不齊，導(dǎo)致鑄造CT存在差異。若采用完全統(tǒng)一的工藝參數(shù)就會(huì)導(dǎo)致細(xì)節(jié)失誤。如湯勺退回待機(jī)時(shí)間都設(shè)定為20ｓ，對(duì)于不熟練工人來(lái)說(shuō)，由于動(dòng)作較慢，合模完畢時(shí)湯勺已經(jīng)舀湯完成后在料筒上方等待了6ｓ以上。根據(jù)操作者的熟練程度，靈活調(diào)整湯勺退回時(shí)間，湯勺在料筒上方等待時(shí)間控制在1ｓ以?xún)?nèi)。并且，把湯勺退回待機(jī)時(shí)間納入領(lǐng)工日常巡視項(xiàng)目，確保現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行力。

過(guò)濾湯勺的應(yīng)用

傳統(tǒng)的湯勺在舀湯時(shí)不可避免的會(huì)舀入一些氧化層。采用過(guò)濾湯勺式樣在舀Al液時(shí)可以有效避免氧化物被舀入，Al液的純凈度大大提高了。

規(guī)范Al液除渣除氣作業(yè)要求

新舊爐料、除渣劑、除氣劑和熔煉工具必須烘干；熔煉溫度控制在750℃以下，避免Al液溶解過(guò)多的氫氣；Al液轉(zhuǎn)運(yùn)之前應(yīng)在轉(zhuǎn)運(yùn)包中進(jìn)行旋轉(zhuǎn)脫氣和二次除渣處理，然后靜置2ｈ以上再對(duì)Al液應(yīng)進(jìn)行二次除氣處理。這樣提高Al液純凈度，減少Al液冷硬層。