压铸模具的试模资料

优胜编程龚老师

压铸模具的试模资料：



压铸生产中经常会遇到新产品开发及老模具的更新。一般而言，压铸件的内部品质与外在品质取决于诸如金属液温度、压铸压力、速度及速度切换点等压铸生产工艺参数。但多数情况下，也与模具设计、制作关系密切相关。影响模具的因素，包括型腔数、浇排系统的设计、浇口的类型(位置和尺寸)，以及铸件本身的结构等。为了避免由于模具设计而造成的铸件缺陷，同时对模具制作中的一些问题加以检验和修正，有必要对制作完成的模具进行试模。
　　1 压铸模的试模和工艺参数优化
　　试模的主要目的是要找出优化的工艺参数和模具修改方案，要求即便材料、机器设定或者环境等因素发生了变化，依然能够确保模具能稳定和不间断地批量生产合格的产品，最大限度地提高模具的“适应性”，而不仅仅是为了获得几件好的试模样品。
　　1．1 找出模具存在的问题
　　模具工厂制作完成的模具，都希望是一副“适应性”很好(即成型参数或工艺条件较宽)的模具。但往往由于设计时的考虑不周或制作过程中加工不到位，经常会出现一些问题，如尺寸超差、局部过渡不流畅、结构不合适等，从而造成生产的铸件不合格或模具试生产的无法进行。而试模正是找出模具问题最简单、直接、有效的方式。
　　1．2 找出最佳的成形条件
　　在试模过程中，试模人员可以找出一组最适合的工艺数据，而该组数据可在批量生产时，作为设定机器参数的默认值，根据该组数据调整出模具批量生产的最佳工艺条件。
　　1．3 验证CAE辅助设计，提高后续工作效率
　　CAE分析软件，是以真实机器的规格、真实合金的性能以及真实的外部环境，通过计算机模拟，仿真计算的结果。模具设计人员根据模拟仿真情况，对模具设计做出相应的修正;在真实机器试模时能够将分析数据直接作为预设数值输入，试模人员可以藉此检验分析模具设计是否有欠缺之处。可以将试模件的缺陷与模拟结果进行对比分析，为后续的工艺参数设定提供依据。
　　2 试模前的准备工作
　　2．1 确定合理的试模步骤
　　试模的目的之一是为了以后的顺利生产，确定合理的试模步骤，并做适当的记录，对将来正式生产具有重要意义。
　　2．2 对模具进行严格检查
　　根据模具的设计图纸，对相关的尺寸(特别是浇口套接口尺寸)做详细检查;弄清模具各个活动部位(抽芯和滑块)的动作顺序;确认准备采用的压铸机型号、压射位置、油管接口、压室直径和接口尺寸等与模具实际要求一致。特别要注意试模采用的压铸机一定要与模具批量生产时采用的压铸机型号相符，否则，可能导致模具无法使用。
　　2．3 检查压室与浇口套以及它们与冲头之间的间隙
　　模具与压铸机接口尺寸配合见图1，图1中的D1与D2、d1与d2以及H与h的配合间隙至关重要;其良好的配合间隙是保证压铸件品质的基础。
　　2．4 模具的固定
　　吊装模具前必须检查吊环孔螺纹精度及有效螺纹深度，谨防吊装模具时吊环滑扣。模具固定时，使用模架上开具模脚与压铸机T型槽相对应的U型槽，这样既方便模具安装，又能确保安装牢靠。
　　3 影响铸件品质的试模工艺参数及调整
　　3．1 工艺参数设定原则
　　在试模设定工艺参数时，只要能使铸件合格，达到客户的技术要求，铝液温度、压射速度、压力等参数应尽可能的低，以保护模具和机器。
　　3．2 试模基本要求
　　试模尽可能采用与将来批量生产同样的合金、模具温度、浇注温度及冷却时间，这些因素都将极大地影响到对铸件尺寸的正确判定。选择合适的压铸涂料也至关重要。
　　3．3 7组主要工艺参数
　　实践经验表明，对铸件品质有重要影响且可调整的主要参数有以下7组:①金属液的浇注温度及浇注量(余料饼厚度);②模具温度;③慢压射速度;④快压射速度及压射压力(快压射蓄能器充油压力);⑤快压射转换位置(快压射行程);⑥增压触发压力及增压比压;⑦保压和冷却时间。
　　如浇注温度过高，则合金收缩大，使铸件容易产生裂纹、晶粒粗大、还易造成粘型;浇注温度过低，铸件易产生冷隔、表面裂纹和浇不足等缺陷。一般从余料饼厚度来判断金属浇注量是否合适，料饼厚度太薄不利于铸件的补缩，太厚的料饼厚度会带来严重的安全隐患(实际生产中曾发生过因料饼太厚冷却不足，冲头跟出时将料饼挤破，内部未冷却的铝液飞出，将操作人员烫伤的事故)。
　　不恰当的慢压射速度会使压室中的空气包卷在合金液中，造成铸件气孔增加。模具设计完成后，快压射行程即可以通过计算得到，一般与实际相差不大。快压射转换位置的确定可以这样完成:压射结束的位置后退一段(计算的快压射行程)距离;再根据铸件的生产情况进行少量的前后调整。
　　在试模过程中，调整参数时一般每次只调整一个参数，以便区分单一参数变化对铸件品质的影响。
　　3．4 对首模铸件进行检查，继而对工艺参数进行调整在试模中做出第一模铸件后，要进行以下检查:①余料饼厚度;②增压比压;③充模速度;④铸件顶出长度;⑤铸件、浇口及渣包的质量。上述检查的目的是为了防止成品充不满、收缩、飞边、粘膜甚至损伤模具。根据检查结果，再对工艺参数做出进一步的调整，以达到最佳的压铸工艺条件。
　　4 试模样件的现场检查
　　在试模过程中，工艺参数稳定后生产的试模件，需要工艺人员根据客户的要求进行现场检查，主要检查内容有:①主要部位的加工余量测量;②铸件的毛刺飞边分布，特别是有滑块的铸件，滑块分型面处的跑水虽然对产品件尺寸影响不大，但对后续的模具生产会带来严重的事故隐患，如滑块卡死、斜导柱断裂等;③解剖铸件检查内部气孔、缩孔等;④铸件外观拉伤、拉裂等。现场直观可以判断的模具问题需要处理后再继续试制，尽可能提供给客户良好的试模件。
　　现场工艺人员根据试模件的检查情况，对后续的模具修理给出修改建议。试模件的详细检查需由检验人员做全尺寸检验以及铸件的试加工来完成。
　　5 试模缺陷的分析解决实例
　　5．1 成型不良的改善
　　图2是一个采用中心浇口的圆柱形铸件，圆周设计了24个集渣包。铸件质量为2 160 g，平均壁厚约为4mm，铸件直径为220 mm，高约80 mm，冲头直径为80mm，浇注温度为670℃，模具温度为220℃，采用设备型号为DCC630，压铸合金牌号为ADC12。依据以往的试模经验，这个铸件壁厚均匀适中，采用中心浇口后，金属液流程较短，应该很好成形。但是，在试模时发现，铸件成形不良，表面裂纹严重，且局部欠铸，内部气孔及缩孔较大，满足不了客户的使用要求。
　　产生这种缺陷的原因有:①首先进入型腔的金属液形成一个极薄的而又不完整的金属层后，被后来的金属液所弥补而留下的痕迹形成表面裂纹;②模温过低;③内浇口截面积过小及位置不当产生喷溅;④作用于金属液上的压力不足。
　　针对出现的问题，结合试模中的生产工艺及可能的原因，分析认为:造成产品缺陷的主要原因应在内浇口设置不当;通过将试模样品的浇道部分(见图3)进行了解剖分析发现，内浇口处的分流锥较长，结构不合理，造成了内浇口长度过长(一般内浇口长度为2 mm左右即可)，导致金属液填充过程中压力损失较大，金属液填充能量不足。针对这种情况，对分流锥做了修改，改进后的分流锥见图4。经过再次试模验证，分流锥更改后，彻底解决了原有的成形不良问题，铸件品质得到了改善，满足了客户的要求。
　　5．2 局部缩孔的处理
　　图5为摩托车用100型发动机的左前盖。铸件平均壁厚为2．5 mm，毛坯件质量为425 g，全部渣包质量为330 g，内浇口截面积为160 mm2，冲头直径为60mm,压铸合金牌号为ADC12，浇注温度为650℃，模具温度为220℃，采用的压铸机型号为DCC400，二快行程为108 mm，快压射速度调节5圈，增压3圈。在试模过程中发现，图5中A处区域内部缩孔严重，在后续加工时此区域有两个M6的螺纹孔，由于铸件内部孔洞造成钻头及丝锥等断裂，严重影响了铸件的品质。
　　铸件产生缩孔的原因有:①铸件在凝固过程中，因收缩得不到金属液补充而造成的孔洞;②浇注温度过高，模温梯度分布不合理;③压射比压低;④内浇口较小，过早凝固不利于压力传递和金属液补缩;⑤金属液浇注量过少，余料饼太薄，起不到补缩作用。
　　根据上述工艺分析可知:对于此种薄壁铸件，现行生产工艺基本正常;排除压铸工艺因素后，从铸件的结构上看，正如上述原因中的第一条所述，A处区域出现的较大的缩孔可能是由于此处的壁厚较大，其他部位较薄，浇口过早凝固造成填充过程中的补缩不足引起的凝固收缩。由于铸件的厚大部位后续有机加工M6螺纹需求，应尽可能的在模具上放置型芯，铸件上做出底孔。这是典型的设计疏忽所导致的铸件缺陷。
　　根据上述分析对模具进行了更改，在此处增加了4．5 mm的预留底孔芯子，再次进行试模后试加工，未再出现类似的缩孔，上述问题得到彻底的解决。
　　6 结语
　　试模是一个对模具使用情况的实际检验过程，试模后应妥善保存试模过程中的样品及检验记录和工艺参数记录(包括各种压力、浇注温度及模具温度、时间等);这些记录是今后分析、修改模具以及制定批量生产工艺的基础;同时，也为今后类似的铸件的模具设计积累了实践经验，特别是为以后CAE充型模拟分析提供了真实参数设置依据。
　　解决试模中出现的各种问题，是一个耐心细致的工作，对铸件结构、压铸工艺、模具结构要有详细的了解，切不可盲目的对模具进行修改，以免造成不必要的损失。
　　最后，需要强调的是，试模的目的和重点在于优化模具和工艺，以满足批量生产的要求，而不仅仅是试验出几件铸件试样。