縮孔是鋁合金壓鑄件常見(jiàn)的內(nèi)部缺陷, 而壓鑄件一般允許存在少量縮孔, 但是出現(xiàn)在產(chǎn)品的重要部位時(shí) (如精加工面、高壓油道附近、密封表面等)，會(huì)影響其使用性能，嚴(yán)重時(shí)直接導(dǎo)致鑄件報(bào)廢。據(jù)統(tǒng)計(jì)，某企業(yè)2016年某款125摩托車(chē)左曲軸箱體A面LD68孔因鑄造縮孔引起的不良率為0.12%，遠(yuǎn)超企業(yè)對(duì)鑄件單項(xiàng)缺陷不良率的目標(biāo)值。而且，該孔位于潤(rùn)滑油道附近, 極易引起壓檢不良、漏油等一系列問(wèn)題，因此必須嚴(yán)格控制。該壓鑄件材質(zhì)為ADC11鋁合金，主要成分見(jiàn)表1。通過(guò)光譜儀檢測(cè)鋁液及鑄件成分, 發(fā)現(xiàn)合金元素含量均在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)。另外，利用K模進(jìn)行鋁液含渣量檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)其也在合格范圍內(nèi)。因此，基本可以排除鋁液成分超標(biāo)及含渣量異常這兩個(gè)影響因素。

本課題從鋁合金壓鑄件縮孔、縮松產(chǎn)生機(jī)理出發(fā)，結(jié)合實(shí)際的鑄造生產(chǎn)條件 (如工藝參數(shù)、模具溫度、壓射機(jī)構(gòu)及附屬設(shè)備) 及壓鑄件縮孔的表現(xiàn)形態(tài)，尋找引起鑄件縮孔的原因，從而制定相應(yīng)的對(duì)策，成功降低了鑄件的縮孔不良率。

圖文結(jié)果

表1 鋁合金ADC11的化學(xué)成分（%）

圖1 LD68曲軸箱壓鑄件的孔縮孔特征

針對(duì)A類(lèi)縮孔主要分析鋁液凝固時(shí)的補(bǔ)縮特性，從工藝參數(shù)和模具設(shè)計(jì)兩方面著手。工藝參數(shù):壓力為67MPa；料餅厚度為25mm；澆注量為3.65kg，均在工藝要求范圍內(nèi)，并且保持穩(wěn)定，基本排除由工藝參數(shù)不適當(dāng)而引起鑄件縮孔的可能性。然后，對(duì)出現(xiàn)A類(lèi)縮孔的模具對(duì)澆口尺寸進(jìn)行測(cè)量，平均厚度為2.85mm，與設(shè)計(jì)值基本相符。采用熱成像儀測(cè)量模具LD68孔銷(xiāo)子及附近開(kāi)模溫度，發(fā)現(xiàn)該區(qū)域平均溫度為300℃左右, 銷(xiāo)子頭部（對(duì)應(yīng)縮孔底部）最高溫度達(dá)到320℃，噴涂脫模劑后平均模溫為230℃。分析發(fā)現(xiàn)，LD68孔銷(xiāo)子較長(zhǎng)，頭部直徑較小，無(wú)法布置冷卻水管，并且該處鑄件形狀復(fù)雜，極易形成熱節(jié)，導(dǎo)致該處模溫較高，是鋁液最后凝固區(qū)域。因此，A類(lèi)縮孔確定為局部模溫過(guò)高所致，后期的對(duì)策主要考慮如何降低模具銷(xiāo)子溫度。

圖2 脫模劑噴涂裝置改進(jìn)前后效果

圖3 模具定模型腔

圖4 定模型芯冷卻水布局

相對(duì)于A類(lèi)縮孔，B類(lèi)縮孔情況相對(duì)復(fù)雜一些。B類(lèi)縮孔在孔周?chē)霈F(xiàn)類(lèi)似沖頭油燒結(jié)物等雜質(zhì)，且形態(tài)基本一致。初步認(rèn)為是由于沖頭油滴被包裹在鋁液中形成不完全燃燒產(chǎn)物所致。這種燒結(jié)物往往表面積較大，引起較大的區(qū)域缺陷，而且有較大的硬度，加工時(shí)易損壞刀具。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，鑄造時(shí)用于潤(rùn)滑的沖頭油采用滴注的方式加在料筒里，由于沖頭油粘度較大，流動(dòng)性差，只能在小范圍內(nèi)形成潤(rùn)滑油膜，多數(shù)沖頭油被澆注的鋁液點(diǎn)燃形成不完全燃燒產(chǎn)物，隨鋁液一起填充到模具型腔中。由于沖頭油燃燒物在鋁液中位置的隨機(jī)性，導(dǎo)致了出現(xiàn)B類(lèi)縮孔的位置不確定。因此，對(duì)于B類(lèi)縮孔，主要從控制沖頭油不被鋁液包裹這方面考慮。

從鋁合金壓鑄件縮孔的形成機(jī)理出發(fā)，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致LD68孔縮孔的主要因素是局部模溫過(guò)高導(dǎo)致鋁液補(bǔ)縮不足和沖頭油燃燒物包裹。針對(duì)兩種縮孔類(lèi)型，分別制定相應(yīng)的改善措施，即形成合理的模溫梯度和減少?zèng)_頭油用量及變更其供給方式，取得了良好的改善效果。

本文作者：

楊興國(guó)
重慶工商職業(yè)學(xué)院智能制造與汽車(chē)學(xué)院
本文來(lái)源：特種鑄造及有色合金雜志