应用复合挤压技术提升压铸件内部质量的应用

应用复合挤压技术提升压铸件内部质量的应用

简世劲

湛江德利车辆部件有限公司，广东湛江，524000

摘要：压铸是一种利用高速度将金属熔液填充进入形状复杂的模具型腔内，并在高压力的作用下凝固成型的一种精密铸造法，压铸有着高效、高精度、表面质量好等优点，作为汽车铝合金零部件主要生产方式，传统的生产流程是将不同零件组装成 一个整体，为减少生产工序和节约生产成本，将多个零件合成一个产品，这就增加了该产品的开发难度。局部挤压作为解决压铸件疏松的有效方法，本文给出了一种复合挤压方法，有效的降低了产品的废品率。

 关键词：压铸 疏松 局部挤压  复合挤压

引言：随着生产竞争越演越激烈，为了降低生产成本提高自身竞争力，衍生了许多高精度、高合成的压铸件，这类压铸件将原为几个零件组装而成的整合成为一个零件，结构非常复杂且壁厚差异大，还带有复杂的油道，壁厚较大部位由于最后凝固，常出现疏松等不良，这种情况下，往往使用挤压机构强制补缩来弥补局部位置的疏松。某发动机链条罩盖在开发初期，由于内部质量疏松造成油道漏气率在90%以上，为解决该问题，采用了复合挤压技术，一个油缸同时实现了抽、插芯与挤压两个功能。采用这种局部加压技术，该产品的漏气率降低至0.5%以下。

1、铸件结构及缺陷分析

图1为该链条罩盖结构示意图，铸件的最大轮廓尺寸为620*350*35 mm，重量为4.4kg，铸件内部有两处错综交叉的油道，其油道间试密要求为在310kPa的压力下，保持30S两油道之间不能串气，油道处最大壁厚为38mm ，其余部位壁厚在2mm左右，壁厚极其不均匀，在开发初期油道间漏气的不良比例达到了90%以上，通过对漏气部位的剖切，可以看到漏气处内部非常疏松，如图2所示，该位置为铸件的最大壁厚处，也是最后凝固的地方，不能通过增压对该部位进行有效补缩，从而形成疏松，这是导致漏气的原因，由于该位置为一个孤岛位置，通过调整浇道均无法有效解决。

 图1 链条罩盖结构    图2  铸件最大壁厚处 图3剖切图

2、改善过程说明

2.1 传统挤压方式

改善初期，通过增加挤压对壁厚部位进行补缩，首先通过计算确定合适挤压油缸以及工艺，计算如下：①挤压深度确认：挤压深度与挤压销大小决定了被强制补压铝液的补充量，可通过压铸件需要补压位置体积计算得出，假设方块体积为V，材料的体积收缩率为S，则理想的体积收缩量为V·S，就是铝液补充量，如采用挤压销的直径为d，则可以计算理想的挤压深度L为：L=。该部位无收缩的情况下体积v=987300³，按S=0.006, 由于该部位附近只有一处Φ18加工孔合适进行挤压，即d=18，通过计算选用L=10mm, ,②挤压油缸选用，假设p为铸造压力，d为挤压销直径，p’为挤压油缸压力（即系统压力），D为油缸缸径。根据帕斯卡原理有：D=d，加上3倍安全系数，即D=3d， 按p=80MPa，p’=14MPa，d=18，计算选用D=130mm 。按上述计算增加挤压后，改善后剖切如图3所示，剖切部位表面光滑，几乎看不到有疏松孔，经过小批量验证，漏气不良率降低至0.5%以下。但产生了一个问题，该孔图纸要求加工深度为41.9mm，而挤压深度为10mm，相当于31.9mm为盲孔加工，大大增加了加工工时。

2.2 复合挤压方式

为进一步解决增加挤压后加工余量大问题，最初考虑的是使用两个油缸重拼在一起，一个负责抽、插芯，一个负责挤压，考虑到稳定性，否决了该方案，最后采用了复合挤压技术，该技术为一个油缸内有两个活塞，每个活塞通过单独回路进行控制，其动作流程为：合模-插芯-压射-挤压入-挤压出-开模-抽芯，一个油缸实现了抽、插芯以及挤压，先实现插芯31.9mm，再挤压10mm，这样就可以实现挤压后保证较少的加工余量。

图4 复合挤压示意图                       图5挤压原理

2.3 复合挤压技术原理说明

 复合挤压油缸的动作原理如图5所示，其中中子十为插芯、中子九为挤压油路，所有油路采用三通串联方式，插芯时中子十入供油至油口2，带动活塞活动至设定位置，为防止油口4同时进油造成插芯、挤压动作一起完成，因此两油路增加一处单向阀，挤压时中子九供油至油口4进油，实现挤压，挤压完成后，中子九出供油至油口3，将型芯带出，挤压动作完成，中子十出供油至油口3，抽芯动作完成。

2.4漏气效果验证

  以上改善完成后，连续生产加工8980件，进行漏气检测，结果发现只有33件漏气量超标，不良率降低到了0.5%以下，复合挤压既解决了内部质量、加工工时也维持原状态不变。

3 结语

  （1）压铸件由于壁厚不均匀容易出现疏松等不良，这种状态下，压铸件漏气检证废品率非常高，局部挤压作为改善疏松不良的有效手段，能够有效降低废品率。

（2）在对加工深孔进行挤压时，传统挤压方式也存在一定的局限性，造成加工余量大从而影响加工节拍，通过复合挤压方式可同时实现抽、插芯以及挤压功能，在不增加加工余量的同时实现挤压功能，一样可以有效解决内部质量问题。

参考文献:

[1] 潘宪曾  压铸模设计手册【M】 北京 机械工业出版社 1999

[2] 吴春苗  压铸技术手册【M】  广州  广东科技出版社  2006

[3] 卢宏远 董显明 王峰  压铸技术与生产【M】  北京  机械工业出版社  2008