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大型鋁合金壓鑄模具分析與工藝改進

來源: 譽格壓鑄    人氣:5771    發布時間: 2019-11-14 

大型鋁合金壓鑄件一般結構復雜,壁厚變化大,內部品質和表面品質、加工尺寸精度、氣密性要求高,導致產品制造困難,廢品率高,需要對壓鑄工藝進行研究和改進。

鋁合金壓鑄件材料一般是ADC12,最小壁厚為2mm,產品質量為多為幾公斤。內部品質要求符合ASTME505標準,鋁合金氣(縮)孔等級1。表面品質要求產品毛坯表面不允許有鑄點、飛邊、毛刺。加工尺寸精度要求壓鑄毛坯平面度小于0.5mm。氣密性要求產品內腔在70KPA的空氣壓力下,泄漏量小于小于0.81ml/min。

壓室直徑設計為100mm,內澆口截面積為5,43cm2充滿度為40%。澆注系統采用梳形設計,模流分析結果表明,梳形設計避免產生卷氣,形成氣孔。實現了水尾填充在產品右上側的目的,可以通過渣包及排氣槽減少鑄件缺陷。


鋁合金壓鑄模具表面拋丸處理

大型鑄件清潔度要求很高,產品整體雜質顆粒質量要求小于1.84mg,油道雜質顆粒質量要求小于0.34mg,為此,鑄造毛坯表面不允許有鑄點。而模具壓鑄一定數量后,由于反復冷熱循環、金屬液沖蝕,很容易發生龜裂,產生鑄點.為此模具型腔表面采用拋丸處理,強化表面品質,推遲龜裂發生的時間。


鋁合金壓鑄工藝參數

低速壓射為0.35m/s,高速壓射為4.5m/s,高速距離為500mm,增壓比壓為30M/Pa,增壓距離為640mm,澆注溫度為(665±10)℃。


暫時存在的問題

產品進行批量試生產時,產品硬度不良率為100%,其他缺陷導致廢品率高達30%,具體情況如下:

1產品壓鑄完成20h后,解剖指定位置4處,測量截面的硬度(HRB),要求大于40,實際測量數據為25~50,不能滿足技術要求,在設備高溫運轉狀態下,可能會影響使用功能。

2產品油道1型芯針彎曲,表面粘模拉傷,導致產品孔偏,尺寸超差,不良率為20%。

3產品壓鑄變形嚴重,要求毛坯平面度為0.5mm,實際為0.77,導致產品黑皮殘留,不良率為5%。

4產品油道1和油道2交叉位置有縮孔,直徑約為3mm,導致產品泄漏,不良率為3%。


針對上述問題進行分析,認為:

①ADC12的Cu含量要求為1.5%~3.5%,國外同一規格產品的的Cu含量在2.3%左右,其截面硬度(HRB)可以保證大于40。

②零件的油道型芯針直徑為16mm,長度為259mm,小端脫模斜度僅為0.38°,冷卻困難,壓鑄過程中容易受到鋁液的沖擊,產生過熱變形彎曲。

③由于產品動模軸承孔1位置包緊力小,定模對應位置包緊力大,導致產品脫模時,受拉而局部變形。

④由于該處屬于油道1和油道2的交叉重疊位置,局部壁厚很厚,是壓鑄過程中的熱節,最后凝固,產生縮孔。


壓鑄工藝改進

增加Cu含量,提高產品硬度。試驗發現隨著Cu含量的增加,產品硬度也相應增加。當Cu含 量 為2.1% ~3.5% 時, 產品硬度 (HRB)可以滿足40以上的技術要求。


改進型芯針的設計,防止彎曲變形

為了避免該缺陷,型芯針內部設計6mm的冷卻水道,加強型芯針的冷卻;設計型芯針和滑塊配合段直徑為16mm,長度為40mm,防止鋁屑進入型芯針套導致斷針;設計型芯針和滑塊配合段后部直徑為15mm,針套有單邊0.5mm的間隙,長度為285mm,在型芯針受力變形時,有間隙可以隨動,防止型芯針卡死后彎曲變形。采用該工藝后,型芯針沒有發生彎曲變形,鑄孔表面品質良好,沒有粘鋁拉傷缺陷。因彎曲變形導致的廢品率由20%降低到0。采用模具局部倒扣結構,防止受拉變形

在產品動模軸承孔采用寬2mm、深0.3mm的倒扣,增加動模局部的包緊力,使產品脫模時不會受拉變形。該工藝實施后,產品受拉變形降到0.5mm以下,因產品受拉變形導致的廢品率由5%降低到0.5%。


點冷改為直冷,減小縮孔直徑

原產生縮孔的位置設計有點冷,但是冷卻強度不足,通過修模,把點冷改為直冷,有效地減少了縮孔缺陷, 使縮孔直徑由3mm降 到1mm以 下, 產品泄漏比例由3% 降低到0.5% 。


總結

通過上述工藝改進,成功地解決了產品的硬度不足、型芯針彎曲、產品受拉變形和縮孔問題, 使鋁合金壓鑄件的合格率達到95% 以上。

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