原標(biāo)題：壓鑄前罩殼中縮孔缺陷解決措施

摘 要：汽車發(fā)動機(jī)前罩殼零件油道較多且相互獨(dú)立，各油道之間不得因縮孔造成貫穿滲透導(dǎo)致泄漏。在壓鑄模設(shè)計(jì)時,針對各油道內(nèi)部致密性要求比較高的部位，通過抽芯加擠壓實(shí)現(xiàn)局部擠壓，并在壓鑄機(jī)中增加擠壓報(bào)警和插芯噴涂，完成局部擠壓動作配合壓鑄機(jī)開合模，實(shí)現(xiàn)局部擠壓聯(lián)動插芯噴涂功能，減少鑄件內(nèi)部縮孔，提高其致密性，滿足前罩殼產(chǎn)品試密封要求。

汽車制造業(yè)的發(fā)展，對降低能耗的要求越來越高，汽車零部件逐步由鑄鐵件向鋁壓鑄件轉(zhuǎn)化，產(chǎn)品向輕量化、高集成和高性能化方向發(fā)展，且出現(xiàn)了越來越多結(jié)構(gòu)復(fù)雜、致密性要求高的零部件產(chǎn)品。

壓鑄生產(chǎn)要求零件盡可能壁厚均勻，以保證壓鑄冷卻時盡可能同時凝固，但當(dāng)零件壁厚差別較大時，就會在鑄件厚壁處出現(xiàn)內(nèi)部縮孔現(xiàn)象。為消除壓鑄件出現(xiàn)縮孔缺陷造成產(chǎn)品泄漏現(xiàn)象，一般采用局部擠壓技術(shù)解決鑄件缺陷。發(fā)動機(jī)前罩殼是汽車發(fā)動機(jī)的關(guān)鍵零件，用于密封發(fā)動機(jī)油道傳輸，對零件內(nèi)部致密性要求非常高，內(nèi)部各通油管道不得有泄漏串油現(xiàn)象。

本課題采用抽芯改擠壓并聯(lián)動插芯噴涂功能，解決了發(fā)動機(jī)前罩殼零件在實(shí)際生產(chǎn)中出現(xiàn)縮孔導(dǎo)致的油道串油泄漏現(xiàn)象。

1、產(chǎn)品技術(shù)要求和結(jié)構(gòu)分析

前罩殼質(zhì)量為3.6 kg，材質(zhì)為ADC12合金。外形尺寸為606.2 mm×351.4 mm×20 mm，平均壁厚為3 mm，模具型腔為一模一腔，產(chǎn)品壁厚不均勻。要求加工后采用氣密測試，0.3 MPa下油道之間不允許泄漏。

圖1:前罩殼

2、澆注系統(tǒng)和模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

該鑄件屬于密封性零件，壁厚不均勻，模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2組抽芯，采用油缸驅(qū)動滑塊，單側(cè)進(jìn)料方式，分多股分支進(jìn)料平步推進(jìn)，有利于型腔填充成形，減少鑄件氣孔。壓鑄機(jī)采用意德拉22 000 kN，鑄造壓力選90 MPa，沖頭直徑為120 mm，內(nèi)澆口速度為60 m/s。

3、加工后鑄件內(nèi)部質(zhì)量

經(jīng)過機(jī)加工后進(jìn)行泄漏試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在兩個油道孔之間存在泄漏，產(chǎn)品合格率為20%，對產(chǎn)品進(jìn)行剖切，發(fā)現(xiàn)油道間較大的縮孔是導(dǎo)致產(chǎn)品泄漏的主要原因。剖切圖片見圖2。

圖2:產(chǎn)品剖切

4、局部擠壓方案確定

4.1擠壓位置分析

因泄漏位置為動模側(cè)兩支油道之間，且此位置壁厚較厚，且不均勻，油道孔徑比較小（Φ6 mm），內(nèi)部易產(chǎn)生縮孔。在油道孔對面靜模側(cè)有Φ16 mm斜抽芯孔，和油道孔之間壁厚較大，通過對斜抽芯孔型芯進(jìn)行改造，將抽芯改為抽芯加擠壓，可以大面積補(bǔ)縮到油道孔內(nèi)部縮孔部位，增大油道孔之間的致密度。

4.2 擠壓設(shè)計(jì)

通常局部擠壓功能都是分布在動、靜模方向，和壓鑄機(jī)開模方向一致，擠壓銷在開模后任意時刻進(jìn)行抽插動作。本課題局部擠壓在側(cè)面斜滑塊方向，在機(jī)床開模前擠壓銷必須完全退回離開鑄件，否則會造成開模后擠壓銷拉斷鑄件，且在生產(chǎn)過程中若出現(xiàn)退出卡頓，不完全退出時也會造成鑄件拉裂。 為防止擠壓銷在移動過程中和銷套之間出現(xiàn)卡頓，增加插芯噴涂功能，開模噴涂時需要將擠壓銷從底部位置再次頂出到位，接受噴涂潤滑，增加擠壓銷的潤滑性。隨后，擠壓銷再次退回到底等待合模壓射。鑒于以上生產(chǎn)風(fēng)險和插芯噴涂功能要求，局部擠壓采用抽芯加擠壓結(jié)構(gòu)，在開模取出鑄件后，由噴涂機(jī)器人控制擠壓銷油缸頂出到位信號，在噴涂時驅(qū)動油缸頂出，實(shí)現(xiàn)插芯噴涂功能。在壓射擠壓后由壓鑄機(jī)控制擠壓銷油缸退出，若擠壓銷不能退位到底，機(jī)床抽芯信號報(bào)警，防止強(qiáng)制開模拉裂產(chǎn)品。

4.3 局部擠壓的結(jié)構(gòu)示意

由于擠壓銷位置的特殊性，其退到位時端面和產(chǎn)品端面齊平，壓射時直接擠壓鑄件底孔，具體結(jié)構(gòu)形式見圖3。可以看到，此種加壓方式為擠壓銷直接擠壓鑄件孔，避免鋁液和擠壓銷接觸，不會出現(xiàn)鋁液進(jìn)入擠壓銷套內(nèi)將其卡死或者磨損。并且擠壓銷在噴涂時伸出，得到定點(diǎn)噴涂的潤滑，大大減少了擠壓銷和銷套之間的摩擦。此外，在銷子上做出油槽涂潤滑脂，保障了局部加壓連續(xù)生產(chǎn)。

4.4 擠壓銷和銷套間隙控制

擠壓銷和銷套之間的公差配合間隙直接影響生產(chǎn)連續(xù)性和擠壓銷的使用壽命。一般情況下，擠壓銷和銷套配合公差越大，間隙越大，擠壓銷套內(nèi)容易進(jìn)入鋁液卡死。模具擠壓銷公稱尺寸為φ15 mm，和擠壓銷之間間隙為0.05~0.11 mm。

圖3：擠壓銷結(jié)構(gòu)

5、生產(chǎn)驗(yàn)證

5.1 擠壓參數(shù)調(diào)試

在擠壓生產(chǎn)時根據(jù)增壓信號設(shè)定延時擠壓時間和保壓時間，在調(diào)試生產(chǎn)時通過設(shè)定不同的擠壓延時和保壓時間驗(yàn)證獲得最佳外部和內(nèi)部品質(zhì)，見表1。

表1:擠壓時間和保壓時間設(shè)定

經(jīng)不同組合參數(shù)調(diào)試驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)第4組參數(shù)下壓鑄的產(chǎn)品外觀品質(zhì)最優(yōu)，生產(chǎn)最穩(wěn)定，生產(chǎn)出的產(chǎn)品見圖4。

5.2 內(nèi)部質(zhì)量和試泄漏

將第4組參數(shù)生產(chǎn)的鑄件經(jīng)加工試密封試驗(yàn)后沒有出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象，并將鑄件切開后，毛坯內(nèi)部沒有縮孔（見圖5），擠壓效果理想。

在調(diào)試生產(chǎn)過程中，靜模滑塊擠壓效果滿足預(yù)期設(shè)計(jì)目的，經(jīng)過批量生產(chǎn)加工及密封驗(yàn)證后，產(chǎn)品的合格率為99%。

圖5:剖切后產(chǎn)品無縮孔

6、結(jié)語

此次抽芯加擠壓并聯(lián)動插芯噴涂技術(shù)，結(jié)合機(jī)器人噴涂信號驅(qū)動，實(shí)現(xiàn)了斜滑塊
局部擠壓功能，大大改善了鑄件內(nèi)部質(zhì)量。隨著鑄件結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，壁厚越來越不均勻，內(nèi)部致密性要求也越來越高。

作者：
劉鵬 李遠(yuǎn)超 柯旅 林洪 梁昊
廣州德利汽車零部件有限公司

本文來自：《特種鑄造及有色合金》雜志2021年第41卷第03期