铝合金铸造工艺优化技术的应用及发展

王景浩 李宏新 凯斯曼秦皇岛汽车零部件制造有限公司

一、缩孔和缩松

1.缩孔和缩松通常发生在铸件的热节处。这些热节有的是由结构设计造成的，针对这种热节，可以通过加强冷却强度或者降低对应位置模具温度的方式减小热节，但是通常会涉及模具内部结构的更改，在模具结构定型的情况下，更改的费用较高。比较简单的方式是将热节附近的保温涂料清理掉，或者直接在喷涂料的时候用挡板挡住模具上对应着铸件热节的部位，没有涂料的部位就起到了相当于冷铁的作用，可使热节处提前凝固。

图1 在易发生缩松处使用挡板遮挡涂料

2.铸件内腔的缩孔和缩松通常是因为冒口或者内浇口的温度过低，导致其补缩能力不足造成的。笔者曾尝试将冒口芯放到干冰中冷却1分钟后，立即用于生产，结果在铸件中临近冒口的小热节处发现了缩孔。将模具底模保温温度降低到500℃以下后，同样在铸件内部发现了缩孔。在生产中，可以先在模具中摆放冒口芯，利用模具本身的温度来预热冒口芯，提高其补缩效率。底模温度应控制在600℃-700℃之间，根据生产条件进行调整，及时补喷浇道和浇口的保温涂料。

3.靠近内浇口附近的缩孔和缩松，通常是由于内浇口处过早凝固所致。长时间停机导致的底模温度偏低，或者浇口内粘铝未在浇注前及时清理，或者坩埚和升液盆里氧化夹杂过多在过滤网处集结，都会引起内浇口处过早凝固，堵住补缩通道。在生产过程中保持生产节拍的连续性，减少非必要的停机，或者在长时间开模后进行合模保温，每次浇注前，检查并清理浇口内壁，定期清理升液管和升液盆，能有效避免此类缺陷。

二、宏观气孔

1.如果砂芯受潮，水分会在浇注过程中变成水蒸气，若没有及时排出型腔，就会在铸件内部形成气孔。将不同砂芯的表面均匀喷上少许水，分别生产一模铸件，目视检查铸件表面，用X光检查铸件内部，确认不同砂芯受潮后形成气孔的位置，和日常生产过程中产生的气孔位置对比，就可以有针对性地采取措施。

在砂芯和模具的接触面附近的气孔，可以采取在模具上设置排气塞的方法，将气体排出。

若气孔存在于铝液和模具的接触面，设置排气塞很容易被铝液堵住，从而失去排气功能。这种情况下，就需要从控制砂芯内部水分入手。主要措施有：1）将砂芯存放于恒温且低湿度的环境中；2）当生产车间环境湿度较大时，控制砂芯存放在现场的时间小于1小时；3）采用预热的方式烘烤出砂芯中的水分。

2.在低压铸造过程中，还有一种特殊的气孔，通常发生在铸件的底部。出现气孔的同时，铸件表面伴随着褶皱和气痕。这种气孔通常是由于升液管在生产过程中出现裂纹，从而使外部气体进入铸件型腔所致。出现此类气孔，需要立即更换坩埚，检查升液管是否有裂纹。为了预防升液管开裂，坩埚安装和转运的过程中，需要尽量减少振动。

三、冷隔

1.冷隔最容易发生的位置是呈水平设置的薄壁肋条。由于肋条是由模具上的狭窄的空隙形成，如果空隙很深，喷保温涂料的时候很难以90°角喷到模具表面，达到和模具的紧密贴合。而且在脱模过程中，因铸件和模具的摩擦，保温涂料很容易脱落。在铝液流入空隙的过程中，铝液被模具表面迅速冷却，最后凝固的区域，即铝液最后交汇的地方，特别容易出现冷隔。针对这种冷隔，除了保证模具的涂料状态，针对模具结构的优化更加有效：增加肋条的厚度或加大从模具外侧到最内侧的角度，都有利于喷涂和保持涂料与模具的贴合，并且有利于铝液流入。

2.在铸造生产过程中，侧模顶部排气通道附近的涂料经过气体的不断“冲刷”，特别容易脱落，相对其周边区域，模具此处会局部过冷，导致铝液过早凝固，气体未能及时排出，从而憋在铸件表面形成凹坑。通过及时补涂料，可以利用涂料形成的粗糙表面进行排气，减少此类缺陷。更有效的方式是在出现凹坑的部位开设排气塞，协助排气。

3.模具重新喷干冰、涂料，保温后生产的首件，侧模顶部排气通道附近或模具凹陷处容易出现因“憋气”形成的冷隔，这时出现“憋气”的原因主要是在模具温度过低或者保温时间不够，涂料中的结晶水没有完全蒸发掉，在生产首件的过程中，铝液的温度将其分解蒸发出来，但是没有来得及排出模具型腔，就形成了冷隔。这种情况下，对憋气处喷涂料过多只能加重冷隔的发生。提高保温温度和保温时间，可以一定程度上避免此缺陷发生，但是会消耗过多的能源和浪费生产时间。对于这种情况，可以采取对上部涂料局部烘烤的措施，在模具上增加排气塞或者使用网格面代替平面，将气体引到铸件以外。

图2 网格状排气花槽

四、结论

低压铸造设备和模具的冷却系统，加热系统，排气系统的设计受到模具结构和空间的限制常常难以满足工艺需求，同时，工人的喷涂等操作也会对铸件的质量造成一定影响。

生产实践中，针对每个缺陷，根据其发生位置，结合设备、模具当时的具体状况，分析其产生原因，采取合理、经济而又稳定的应对措施，是铸造工作者的重要任务。