模具调试过程中铸件变形的分析

赵志成

一汽-大众成都分公司 四川成都 610100

某项目中，后门内板到主机厂后，拉延模具的压边圈着色发生了很大的变化，研修量达到0.7MM 以上，而在厂家时，着色很好，这里面的变量只是压机，那么压机差别成了最大的问题，但又无法避免压机的变化；为了减少后序项目拉延模具着色的差别，对正在进行的下一个项目进行了一次排查[1]。

门内板拉延模具上模在机加完成调试3 个月后，再次三坐标测量，对角最多高度差值为0.57MM，分析原因见图1：

图1

（1）假如排除机加原因（精加工时，型面是一次装夹加工的，从上下模型面的研修量来看，没有那么多量，最多0.05MM）。

（2）那么尺寸发生变化的可能是：铸件在研修和使用中发生变形，这种变形就来自于铸造应力。

1 铸造应力

从BC316/1 后门内板拉延模具变形，回看铸造应力消除和机加应力消除的总要性。

铸造应力指的是铸件在凝固和以后的冷却过程中体积的变化不能自由的进行，于是在产生变形的同时还产生应力，这种应力称为铸造应力。

铸造应力是在铁水进入型腔达到全部弹性状态之后，由于铁水收缩受阻或各个部位收缩不同步而产生的弹性应力。铸造应力会削弱铸件的整体结构强度，降低铸件整体的承载能力。同时缓慢造成铸件尺寸变形，甚至局部开裂，并在机械加工后，在使用过程中整体尺寸发生变化，从而不能保证加工精度的可靠性和整机的加工精度。可以分为：相变应力、热应力、机械应力[2]。

2 铸造应力消除

2.1 铸造中消除

为了减少铸造应力，除了尽量使铸件壁厚均匀一致，结构合理之外，从铸造工艺上可采取很多种措施减少铸件在冷却过程中各个部分的相对温差；在铸件较厚的壁附近的型砂中设置钢管，钢管内不断通过压缩空气或流动水进行强制冷却；如大型铸件在地坑造型前，在较厚的壁厚旁边放置冷铁，并再在冷铁下方放置冷却器进行强制冷却。

2.2 铸造后消除

铸造后，对尺寸稳定性要求较高的汽车模具铸件，可使用消除内应力的方法再次处理：

（1）自然时效处理：将铸件整体露天放置一年左右，可以自然缓慢地变形，使残留应力大部分消除，如今项目都是赶市场赶时间，不可能再采用这种方式，已经几乎抛弃不用。

（2）加热时效处理：一种类似退火的工艺，将铸件再次加热到一定的温度然后缓慢的冷却。

图2 退火炉

3 粗加工后震动消除

图3 震动失效设备

利用震动失效设备，将整体铸件用木方或者橡胶垫垫高，使其脱离地面，在设备操作时，因为可以找到几个不同的震动频率，只有最合适的频率才会有最好的效果，所以要有选择的进行振动，选择的主要依据就是根据每个频率所对应的振型。分析振型的方法：手感法，铺砂法。

激振力的选择：激振力的大小是震动时效工艺的决定性参数，直接影响到时效的效果，震动时效过程中，加速度信号在3G 到20G 之间，过大过小都不行，所以震动时效存在着一些不确定性因素，震动的有效性成为了去应力的关键指标[3]。

4 应力检测方法

钻孔法、剥层法、压痕法、射线衍射法、超声波法、热评价法和磁力法、参数曲线观测法。

时效后，残余应力水平应该变低，铸件、锻件、模具、机加工件的应力消除率应大于19%；或者，应力均化率应大于19%。

5 结语

铸造后退火效果在实际项目中往往很少关注，需要增加此方面的要求。机加后震动工艺已经是多数厂家采用的方式，而从操作方法、原理来看，人员的责任心、技能水平完全左右最终结果，实际操作时，此环节缺少相应的合格报告，也不被关注，我们可以让厂商提供相应的报告，或者过程记录，但本次我在厂家这里没有找到，他们没有相应的细化制度。