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大型铝合金压铸模具分析与工艺改进

来源: 誉格压铸    人气:1507    发布时间: 2019-11-14 

大型铝合金压铸件一般结构复杂,壁厚变化大,内部品质和表面品质、加工尺寸精度、气密性要求高,导致产品制造困难,废品率高,需要对压铸工艺进行研究和改进。

铝合金压铸件材料一般是ADC12,最小壁厚为2mm,产品质量为多为几公斤。内部品质要求符合ASTME505标准,铝合金气(缩)孔等级1。表面品质要求产品毛坯表面不允许有铸点、飞边、毛刺。加工尺寸精度要求压铸毛坯平面度小于0.5mm。气密性要求产品内腔在70KPA的空气压力下,泄漏量小于小于0.81ml/min。

压室直径设计为100mm,内浇口截面积为5,43cm?充满度为40%。浇注系统采用梳形设计,模流分析结果表明,梳形设计避免产生卷气,形成气孔。实现了水尾填充在产品右上侧的目的,可以通过渣包及排气槽减少铸件缺陷。


铝合金压铸模具表面抛丸处理

大型铸件清洁度要求很高,产品整体杂质颗粒质量要求小于1.84mg,油道杂质颗粒质量要求小于0.34mg,为此,铸造毛坯表面不允许有铸点。而模具压铸一定数量后,由于反复冷热循环、金属液冲蚀,很容易发生龟裂,产生铸点.为此模具型腔表面采用抛丸处理,强化表面品质,推迟龟裂发生的时间。


铝合金压铸工艺参数

低速压射为0.35m/s,高速压射为4.5m/s,高速距离为500mm,增压比压为30M/Pa,增压距离为640mm,浇注温度为(665±10)℃。


暂时存在的问题

产品进行批量试生产时,产品硬度不良率为100%,其他缺陷导致废品率高达30%,具体情况如下:

1产品压铸完成20h后,剖解指定位置4处,测量截面的硬度(HRB),要求大于40,实际测量数据为25~50,不能满足技术要求,在设备高温运转状态下,可能会影响使用功能。

2产品油道1型芯针弯曲,表面粘模拉伤,导致产品孔偏,尺寸超差,不良率为20%。

3产品压铸变形严重,要求毛坯平面度为0.5mm,实际为0.77,导致产品黑皮残留,不良率为5%。

4产品油道1和油道2交叉位置有缩孔,直径约为3mm,导致产品泄漏,不良率为3%。


针对上述问题进行分析,认为:

①ADC12的Cu含量要求为1.5%~3.5%,国外同一规格产品的的Cu含量在2.3%左右,其截面硬度(HRB)可以保证大于40。

②零件的油道型芯针直径为16mm,长度为259mm,小端脱模斜度仅为0.38°,冷却困难,压铸过程中容易受到铝液的冲击,产生过热变形弯曲。

③由于产品动模轴承孔1位置包紧力小,定模对应位置包紧力大,导致产品脱模时,受拉而局部变形。

④由于该处属于油道1和油道2的交叉重叠位置,局部壁厚很厚,是压铸过程中的热节,最后凝固,产生缩孔。


压铸工艺改进

增加Cu含量,提高产品硬度。试验发现随着Cu含量的增加,产品硬度也相应增加。当Cu含 量 为2.1% ~3.5% 时, 产品硬度 (HRB)可以满足40以上的技术要求。


改进型芯针的设计,防止弯曲变形

为了避免该缺陷,型芯针内部设计6mm的冷却水道,加强型芯针的冷却;设计型芯针和滑块配合段直径为16mm,长度为40mm,防止铝屑进入型芯针套导致断针;设计型芯针和滑块配合段后部直径为15mm,针套有单边0.5mm的间隙,长度为285mm,在型芯针受力变形时,有间隙可以随动,防止型芯针卡死后弯曲变形。采用该工艺后,型芯针没有发生弯曲变形,铸孔表面品质良好,没有粘铝拉伤缺陷。因弯曲变形导致的废品率由20%降低到0。采用模具局部倒扣结构,防止受拉变形

在产品动模轴承孔采用宽2mm、深0.3mm的倒扣,增加动模局部的包紧力,使产品脱模时不会受拉变形。该工艺实施后,产品受拉变形降到0.5mm以下,因产品受拉变形导致的废品率由5%降低到0.5%。


点冷改为直冷,减小缩孔直径

原产生缩孔的位置设计有点冷,但是冷却强度不足,通过修模,把点冷改为直冷,有效地减少了缩孔缺陷, 使缩孔直径由3mm降 到1mm以 下, 产品泄漏比例由3% 降低到0.5% 。


总结

通过上述工艺改进,成功地解决了产品的硬度不足、型芯针弯曲、产品受拉变形和缩孔问题, 使铝合金压铸件的合格率达到95% 以上。

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