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发布日期:2018-3-27 10:50:32  点击数:349
摘要:在压铸生产或新模具试模时,经常会出现铸件粘模的现象。本文详细地分析了铸件粘模的原因,探讨了防止粘模的具体措施,以便更好地消除铸件粘模现象和提高压铸件质量。
关键词:压铸件粘模;压铸模;铸件包紧力;压铸工艺;模具温度


本文已经获得作者刘遵建老师授权发布,版权属于原作者,如对本文有何见解可以跟刘老师私下交流,刘老师个人微信号二维码如下,欢迎大家加他




1  压铸件粘模的原因

 压铸件粘模的现象有很多,引起粘模的基木原因有:
 压铸合金与模具钢的亲和力越大,越容易互相熔融粘合在一起。压铸合金与型壁粘合后会产生较大的脱模阻力,铸件脱模时出现拉伤。目视铸件粘模部位存在表面粗糙、脱皮或缺料等拉模痕迹(注:要与积碳相区别),在粘合严重的情况下铸件会被撕裂破损。而目视模具型腔表面粘附一层压铸合金,颜色泛白。
模具脱模斜度过小(或无脱模斜度,或有反脱模斜度)、模具侧面高低不平(冲蚀、压伤、缺损等)、表面粗糙等,铸件在脱模方向受到阻碍。铸件脱模时表面被模具拉伤,铸件表面沿开模方向呈线条状的拉伤痕迹,即铸件深腔起始端伤痕宽而深,而出模的末端伤痕渐小甚至消失,严重时会产生整面拉伤。
 ③铸件整体或局部收缩对模具的包紧力过大,或包紧力的大小分布不均衡、不合理。这时铸件就会因粘模出现变形、裂纹、断裂,甚至出现铸件粘到定模,或出现铸件粘到动模顶不出来的糟糕现象。
粘模缺陷对铸件的危害是:压铸件外观粘模时,轻者表面粗糙,影响外观粗糙度:重者铸件表面脱皮、缺肉、拉伤、拉裂,还会造成铸件漏气,异致铸件批量报废。
对于压铸时每次出现的枯模现象,要具体分析其产生的原因。例如:压铸时出现铸件粘留定模,就要检查铸件对定模包紧力过大的原因;检查铸件定模一侧的外观,顺着脱模方向,铸件表面那里留有拉模的痕迹。粘模拉伤或擦伤严重时产生较大的脱模阻力,会使铸件局部或整个铸件在型腔里脱不出来,铸件滞留产生粘模;在严重的情况下不仅铸件会有撕裂破损的现象,模具的型芯、型腔也会出现拉伤、裂纹、断裂的现象。压铸件粘模现象以铝合金最为常见,铸件粘留定模的具体原因如下:
1)铸件整体或局部对定模的包紧力大于对动模的包紧力,开模时铸件会滞留产生粘定模。
2)模具设计和制造不正确,定模型腔或型芯成形表而脱模斜度过小或有反斜度,使铸件的脱模阻力很大。对于要求铸件无脱模斜度的部位,最好是给铸件留有加工余量,制作出脱模斜度,再让后序精加工出铸件无脱模斜度的部位。
3)模具型芯或型壁上的压伤变形、在型腔侧而凸出会影响铸件脱模,成形表面有碰伤或模具龟裂的伤痕,也会影响铸件脱模。
4)模具的定模成型表面过于粗糙,或有加工制造的痕迹,不够光滑,或加工、抛光痕迹的纹路与脱模方向不一致,或在脱模方向的平整度较差,这样的不良表而都会因增加脱模阻力而阻碍铸件脱模,造成铸件表而有擦亮或擦伤的痕迹。这样的擦伤痕迹在脱模方向呈直线形沟槽,浅的不到0. 1mm,深的约有0. 3m左右。
5)脱模时,铸件各部位如果对动、定模上的包紧力受力不均匀,会致使铸件在脱出时发生偏、歪、斜,铸件对定模包紧力大的部分就有可能粘留到定模上。
 6)模具材料使用不当,在模温较高时,压铸合金极易粘附在模具表面。
 7)模具的热处理硬度不足,脱模时的模具表而,会被压铸合金挤压变形,或使模具型芯弯曲变形,从而增大了模具对铸件的脱模阻力。
8)压铸合金液喷射或流动冲击型壁或型芯后,使型壁或型芯温度升高,在高温时合金液与型壁的模具钢发生熔融焊合而产生相互粘附。合金液温度越高、喷射速度越大、模具温度越高、模具硬度越低,铝合金液与模具钢的亲和力会增加,越容易发生熔融、焊合粘附。枯附了压铸合金的模具表面在铸件脱模时,型腔表而与铸件表而挤拉撕扯,会把铸件表而皮层撕破,铸件表而就出现了粘模拉伤。
9)压铸合金液在内浇口的填充速度越大,金属液流冲击模具型壁就会越剧烈。金属液直接冲击型芯或型壁,冲击力转化为热能,不仅合金液的温度会升高,被冲击部位的模具温度也会升高很多,大大地增加了铝合金液与模具钢的亲和力。所以,在模具内浇口处,承受合金液高速冲击的部位最容易出现粘模。如果冲击到定模一侧,就增加了定模一侧铸件的包紧力。
10)如果定模模具温度过低,或动模模具温度过高,会使铸件收缩时对定模的包紧力大于对动模的包紧力。
11)模具脱模剂浓度过低,脱模剂的脱模性不好,对定模喷涂脱模剂不到位,脱模剂的用量不足,这些都会影响铸件的脱模性。热模时如果对定模喷涂过多的涂料,定模的温度就难以快速升高,铸件冷却收缩后,对定模一侧包紧力增加的幅度会大于动模。
还有一种粘模现象:在压铸生产刚开始的一段时间内,即开始在低速压射热模时,会因模具温度过低,压铸的合金液流动性下降得很快,致使充填在型腔里的金属液成型很不完整,形成的铸件强度很低,铸件各个部位之间连接很不牢靠,在铸件脱模时,包紧力较大的部位,就会很容易与其它部位断裂分离,粘留在模其里。特别是定模一侧没有顶杆顶出铸件,所以更容易粘留在定模里。

2 压铸模具方面防止铸件粘留定模的对策措施
在新制作的模具试模,或压铸生产开始热模时,常常会出现压铸件粘模的现象。在压铸操作工艺正常时出现铸件粘模,主要原因不是压铸工艺,应该是铸件结构设计、模具设计或制造的问题。压铸工艺、喷涂调试虽能补救,但补救的效果一般不是很稳定,仍然会出现铸件粘模的现象。
如果容易出现铸件粘留定模的现象,在压铸之前,应先对模具进行很好的预热,并在开始低速压射之前,先给模具型腔涂抹抗枯模膏类涂料,并用压缩空气吹均匀,每压铸一模要涂抹一次,试压铸约20模,如还粘定模,说明模具有问题,需检修模具。
 重新计算动、定模的包紧力,对于定模的包紧力大于动模包紧力的铸件,或对定模与动模的包紧力相差不多的铸件,即对一于既有可能粘留定模,又有可能粘留动模的铸件,在设计铸件或模具时,就要改变铸件或模具的结构、脱模斜度、表而粗糙度等,设法使铸件对动模的包紧力大于对定模的包紧力。
对于己经设计完成的铸件,确实是铸件对定模的包紧力大于对动模的包紧力,就要允许铸件在定模一侧设置顶杆顶出铸件,允许定模一侧的铸件表而留有顶出痕迹,或要让顶杆痕迹易于去除。这样在设计模具时,就要在定模一侧设计铸件的顶出机构。
 对于定模一侧包紧力比较大的铸件,新设计模具时,要把分型而尽量选在偏向定模的一侧,让铸件尽量多地放置在动模型腔里,以增大铸件对动模的包紧力。

 为了减小定模的包紧力,需与铸件设计者重新确定定模的脱模斜度,应尽量加大定模的脱模斜度;特别注意修正或加大定模一侧铸件容易被模具粘模拉伤部位的脱模斜度。同时,适当减小动模的脱模斜度;特别注意修正或减小铸件设计有顶杆部位附近模具的脱模斜度。还要尽量把型芯设置在动模上,或加长动模一侧的型芯长度。
 要防止定模在制造和抛光时产生影响脱模的倒扣或粗糙表面;试模后或压铸过程中,要修正定模型腔压伤、碰伤出现的变形;消除合金在定模表而的粘附痕迹,合金粘附物在模具上如果未及时清除,长时间后粘模现象会越来越严重;更好地抛光定模型腔侧壁的粗糙表而。但定模抛成镜面后既不利于涂料粘附,在开模时,铸件和模具之间还会产生严密的真空间隙,增大脱模阻力,所以定模深腔的底部可以不抛光成镜面。对己氮化过的模具,抛光要慎重,防止破坏表面的氮化层,防止越抛光越粘的情况。
 修改模具内浇口,适当改变内浇口的位置、大小和充填流向,消除或减轻因为内浇口对定模冲击出现的冲蚀、粘模缺陷。例如:①改变铝液充填流向,尽量降低金属液对定模型腔的剧烈冲击,可以把金属液直接冲击改为斜着朝向型芯或型壁。②适当增大内浇口的截面积,用以降低内浇口的速度。③改变内浇口的位置,使内浇口处于铸件宽大厚实位置,并避开对定模侧型壁的冲击。④尽量采取在铸件深腔底部进料的方法。⑤采取开放式内浇口,内浇口的喇叭口向着型腔,扩大射出的面积。⑥对于内浇口冲击部位或型芯,可以使用碳化钨棒涂覆机,对模具表而以电火花型冶金方式喷涂碳化钨微颗粒层,金属钨微粒与基体金属结合不会脱落,能提高模具表而的抗粘模性,如压铸模具表而层内沉积2~4μm厚的涂层,其硬度可达4000~ 4500HV,使用温度可达800℃。
为了把铸件拉到动模一侧,可以把顶杆的头部修出楔形倒拉钩(钩长5~8mm,铸件部位厚1~2mm,见图1),让压铸出的倒拉钩把铸件拉到动模一侧,之后再把铸件上的倒拉钩清除掉。
为了增加铸件对动模的包紧力,对铸件上需要精加工部位以及不影响外观质量部位的侧表面,可以加大相应模具部位的表面粗糙度,这样增加铸件对动模包紧力的效果比较明显。
为了把铸件拉到动模一侧,可以把顶杆的头部修出楔形倒拉钩(见图1,钩长5~8mm,铸件部位厚1~2mm),让压铸出的倒拉钩把铸件拉到动模一侧,之后再把铸件上的倒拉钩清除掉。
为了更大地增加动模的包紧力,可以适当地使用拉力筋(见图2):①在不影响铸件外观的情况下,可以在动模的侧表而或型芯表面开出儿条沟槽(在铸件上是凸出

的拉力筋,见图2),或在模具局部修磨出儿个深度大约0. 1~0. 2mm的凹点。但要注意,要把钩槽开设在顶杆的附近,以防顶出受力不均匀。②在开模时,如果希望利用横浇道通过内浇口把铸件拉到动模一侧,可以在动模一侧横浇道的侧而修出拉力筋来,或磨几个深度0. 2~0. 3mm的凹点,增加横浇道对动模的包紧力。③还可以在内浇口附近的浇道上设置顶杆(见图3),把顶杆改短到低于模具表而5~ 8mm,在顶杆低于模具孔口3mm位置的侧面,修出宽2~3mm,深0. 3 ~0. 5mm的环形槽,压铸后形成的环形拉力筋带动横浇道,横浇道再通过内浇口把铸件拉到动模一侧,这样对小的铸件有较好的效果。④如果是由于浇口套对料饼和直浇道的拉力较大,把铸件带到定模,可以在动模的横浇道和分流锥的直浇逆侧面修出拉力筋,开模时利用拉力筋把横浇道和料饼拉到动模一侧。⑤壁厚比较厚的铸件,或内孔还需进行精加工的铸件,减小了动模型芯的脱模斜度后,如果还不能解决粘定模的问题,可以在型芯长度的中间部位修出宽2~3mm,深0. 2~0.5mm的环形槽以形成拉力筋,让环形拉力筋把铸件拉到动模一侧。注意在这样的型芯附近至少要有2个顶杆顶出铸件,以防铸件变形。
对于定模一侧包紧力大于:动模一侧包紧力的铸件,为了能使铸件顺利地脱出定模,与动模一样设计顶杆板、顶杆和复位杆顶出铸件。可以使用在定模一侧加装油缸或弹簧推动定模上的顶板和顶杆在开模的同时顶出铸件。顶杆板后有弹簧的方式,开模状态下定模顶杆是顶出分型面的,合模时利用动模分型面推动四支复位杆推动定模推板、顶杆进行复位。
为了使用顶杆把铸件从定模顶出,也可以采用类似于三板两开分型模具的拉钩和滚轮机构,靠开模动作带动定模顶杆推板把铸件从定模顶出。结构如下:给定模设计出顶杆顶出铸件的顶出结构,让定模顶杆推板而仲出到定模模型之外,在动模上设置四个(或两个)拉钩杆,四个(或两个)拉钩杆在合模状态时仲到定模一侧,利用拉钩、弹簧、滚轮机构,使四个拉钩杆与定模顶推板相钩连。开模时靠动模拉杆钩住定模顶杆推板,定模顶杆推板推动顶杆把铸件从定模顶出,这时铸件与动模同步运动。运动到一定行程后,利用滚轮、弹簧机构使四个拉钩杆的拉钩与定模顶杆推板脱开,定模顶杆推板停止运动,合模时也是利用动模分型而推动四支复位杆推回定模顶杆推板,使定模顶杆退回复位。

3 压铸工艺方面防止铸件粘留定模的对策措施
给模具喷涂涂料、合金液的流动冲击速度、模具温度是影响铸件粘模的主要工艺因素。
 模具脱模剂的品种、质量、浓度、喷涂位置、喷涂时间和用量,能影响铸件的粘模状况。利用喷涂脱模剂的多少,调节铸件在动、定模两侧的脱模效果。为了防比铸件粘定模,可以适当减少对动模喷涂脱模剂的时间和用量,动模喷涂的涂料要薄而均匀,但不能漏喷涂料。加大脱模剂对定模的喷涂用量以降低模具表而的温度,特别是对定模拉伤铸件的表面和有拉模痕迹的表而,要增加喷涂用量。在定模一侧拉伤而无固定位置,或没有拉模痕迹时,也要注意适当增加涂料的喷涂量。
对模具出现拉模痕迹的表而,在压铸取件之后未喷涂料之前,涂抹防粘模膏,让防粘模膏在高温时烧结到模具表面,这样在合金液与模具表而之间就形成了一个较厚的隔膜层,能起到较好的脱模作用。
适当调节和控制模具温度。要分析铸件包紧、枯附模具的受力情况,要分析模具温差及铸件收缩,要分析模具温度与合金收缩、包紧力之间的相互关系。如果铸件表面有粘模拉伤,则在确保铸件表而质量的情况下,尽量使用较低的模具温度。如果铸件自身包紧力较大,则尽量使用较高的模具温度,这样可以降低铸件在脱模时的收缩程度,也就是在铸件还没有达到很大的包紧力时,就开始脱模了。
相对地降低动模温度,促使铸件收缩,可以增加铸件对动模的包紧力;相对提高定模温度,减少铸件的收缩,就可以降低铸件对定模的包紧力。加大通入动模模具冷却水的流量,可以降低动模的模具温度;减小或关闭通入定模模具冷却水的的流量,可以提高定模的模具温度。一般压铸铝合金铸件,开模后1~3s内测量动模模具型腔表而的温度,其表面温度要不大于300'℃,以240±40'℃为宜;而喷涂后在合模之前1~3s内测量定模型腔表面温度,要不低于140'℃。
 浇注温度的高低,同模具温度一样可以改变铸件的收缩情况和包紧力的大小。提高浇注温度,同时缩短开模时间,能减小包紧力,但会增加合金液与模具钢的亲和力,引起铸件厚壁部位粘模的可能。

4 防止铸件粘留动模的对策措施
出现铸件粘留动模的主要原因是铸件对动模的包紧力过大,以及顶杆顶出的力量不足。如果是顶出力不够大,就要提高压铸机顶出油缸的油压压力或顶出速度。如果是顶杆的直径太小,或设置的顶杆数量较少,则顶杆顶出的强度不够大,顶杆会出现弯曲或断裂的现象。
如果铸件粘留动模的力量较小,铸件脱模时拉伤较轻,或模具局部表面粗糙造成的阻力较小,只是铸件顶出时变形,就要对模具粘模处抛光、氮化,或增加喷涂脱模剂的用量减少脱模阻力。如果铸件粘留动模的力量很大,铸件脱模时拉伤严重,有顶杆把铸件顶破裂、断开,或铸件被顶杆顶出穿孔的现象,就要适当加大铸造斜度,改进铸件或模具设计,消除引起铸件粘模和影响收缩的不合理结构。
如果平板件、壁薄的铸件抗变形强度不够,则要增加顶杆的数量、直径,也可以在顶杆位置给铸件增加一个小凸台,让顶杆顶在铸件的小凸台上,加大顶出受力面积,使铸件受力均匀。
为防止因铸件顶出受力不均匀而造成的粘模拉伤,压铸机推动模具顶出推板的四根推杆长度要一致,其相差均不能大于 0.20mm:机床推杆和顶出铸件的顶杆位置布置要均衡合理,不要偏离模具型腔中心,也不应脱离压铸机顶出油缸的中心。
如果抽芯及顶出设置不均衡,则铸件受力不均匀而将发生偏斜。如果压铸机液压顶出缸的顶杆长短不一致,使铸件顶出受力不均匀,或者推杆位置布置不当,则铸件在顶出时均将发生偏斜。其改进措施是:修正模具结构,调整抽芯机构和顶杆,使铸件顶出受力均匀,保障铸件被平行、均匀地推出;调整压铸机的顶出机构、推杆位置(最好用4-6根推杆),使模具顶杆、铸件受力均匀;合理增加顶针数量,加大顶杆直径,安排顶针位置,确保顶出平衡。

5 防止铸件粘模的其它措施
减小压铸机的高速压射速度,或增大模具内浇口而积,以适当降低内浇门的填充速度。如果在不增加内浇口充填速度的情况下,增加内浇日的而积,则能缩短充填时间,减少内浇Fl冲击产生的总热量,可以达到减轻内浇口冲击粘模的效果。
适当降低铸造压力:薄壁件、没有气孔要求的铸件,可以选用较小的压力,如40~55MPa;一般铸件选55~75MPa;厚壁件、有气孔要求的铸件,用较大的压力,如75~ 100MPa;而必须使用很大压力时,可以选100~140MPa。铸造压力越高,铸件的力学性能越好(见图4),而铸件对模具的包紧力也越大,如果出现粘模的情况,就要确认使用适当的铸造压力。
适当减小开模时间(留模冷却时间),让铸件在较高的温度、对模具包紧力还未达到最大值时脱模,可以减小铸件对模具的包紧力,减轻粘模的程度。

 铸件脱模斜度过小,最容易引起铸件粘模,所以要根据铸件的合金材料与尺寸结构,选用合适的脱模斜度。出现粘模时,适当地加大脱模斜度,就能够消除热冲击和收缩引起的粘模现象。如果铸件结构不合理,会引起铸件各部分在收缩冷却过程中收缩量大小不均匀,收缩受到的阻力不平衡,在可能和必要的情况下,改进铸件的设计结构,使壁厚均匀,如改变截而厚度,尽量把厚大部位设计成空心结构或筋条连接结构;避免厚度悬殊的转接部位;消除不合理的凸台、凸耳和加强筋等。增大铸件凹角处的铸造圆角或脱模斜度,也能防止粘模。
 在模具的内浇口附近及合金液充填冲击型腔的部位,在铸件有厚大壁厚的模具部位,在铸件的凹角处,容易受到合金液对它较长时间的高温热冲击,从而容易出现铸件粘模、拉伤,所以要给模具的这些部位设置冷却水管道进行通水冷却。对于细长的型芯冷却,要提高通入的冷却水压力。这些都能很好地降低模具温度,防止粘模。
 横浇道的收缩引起铸件变形和粘模拉伤。应加长分支横浇道的长度,减小分支横浇道的而积;减小内浇口的宽度,加长内浇日的长度,减少内浇口的数量;增加冷却水对模具横浇逆部位的冷却等,以便消除横浇道的收缩对铸件的影响。
使用优质模具钢材,这样在模温较高时,压铸合金不易粘附在表而。优质模具钢材,在模具表而也不会过一早地形成微裂纹,这样也消除了合金粘模的基础。
模具硬度不足或具有脆性时,合金液容易出现粘模。要检查模具硬度是否合理,还要检查热处理工艺,防止模具钢材出现脆性。承受内浇口冲击的模块、模具镶块及所有型芯的硬度,都要比模具型腔模块的硬度高出3~5HRC。当模具设计确认没有问题,而铸件粘模拉伤仍难以消除时,还要用氮化、KANUC、钨被覆、PVD纳米镀饮等表而处理措施来提高模具的表面硬度。
压铸铝合金含铁量越少(如<0.6%),铝合金液与模具钢的亲和力越大,越容易出现粘模。适当增加铝合金液的含铁量,能较好地降低铝合金对模具的枯附作用;一般要求压铸铝合金液中的含铁量控制在0.6%~0.95%。要防止因混入低熔点金属而引起粘模。要用中间合金补充来调整化学成分时,除镁、锌等个别金属,不可将纯金属加入铝液中,防止因严重偏析而引起粘模。
压铸合金的收缩量越大,不仅越容易粘模,高温强度也越差。有的合金是本身的收缩率较大;合金的液、固相温度范围越宽,合金的收缩量越大。根据铸件的结构形状和复杂程度,如因收缩引起的粘模、变形很难排除时,则可考虑改用体收缩率和线收缩率小、高温强度高的合金;或调整合金成份(如铝硅合金中硅含量增加时,铸件收缩率变小)降低其收缩率:或对合金进行变质处理,在铝合金液中添加0.15~0.2%的金属钦等.钻粒细化剂,减小合金的收缩倾向。
对于模具型腔的表而,一般用油石、砂纸打磨抛光,如果用气动工具对粘模部位进行抛光处理,必须注意不要打伤模具,以免破坏模具表而的氮化层,否则会形成越抛光越粘模的情况。清理非型腔部分粘模或披缝时,可以用铲刀铲除凸点,再用砂纸轻磨抛光,不可铲出凹坑,否则会引起更严重的粘模。要注意任何时候都不能用鉴子清理模具型腔部位的粘模,以免凿伤模具型腔。

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