
解決壓鑄件粘模缺陷的具體措施
發(fā)布時間:
2023-02-11 17:33
粘模缺陷對鑄件的危害是:壓鑄件外觀粘模時,輕者表面粗糙,影響外觀粗糙度;重者鑄件表面脫皮、缺肉、拉傷、拉裂,還會造成鑄件漏氣,導致鑄件批量報廢。壓鑄件粘模的現(xiàn)象有很多,引起粘模的基本原因有以下幾點。
1.1 壓鑄合金與模具鋼的親和力 壓鑄合金與模具鋼的親和力越大,越容易互相熔融粘合在一起。壓鑄合金與型壁粘合后會產(chǎn)生較大的脫模阻力,鑄件脫模時出現(xiàn)拉傷。目視鑄件粘模部位存在表面粗糙、脫皮或缺料等拉模痕跡(注:要與積碳相區(qū)別),在粘合嚴重的情況下鑄件會被撕裂破損。
而目視模具型腔表面粘附一層壓鑄合金,顏色泛白。 壓鑄合金液噴射或流動沖擊型壁或型芯后,使型壁或型芯溫度升高,在高溫時合金液與型壁的模具鋼 發(fā)生熔融焊合而產(chǎn)生相互粘附。合金液溫度越高、噴射速度越大、模具溫度越高、模具硬度越低,鋁合金液與模具鋼的親和力會增加,越容易發(fā)生熔融、焊合粘附。粘附了壓鑄合金的模具表面在鑄件脫模時,型腔表面與鑄件表面擠拉撕扯,會把鑄件表面皮層撕破,鑄件表面就出現(xiàn)了粘模拉傷。
壓鑄合金液在內(nèi)澆道的填充速度越大,金屬液流沖擊模具型壁就會越劇烈。金屬液直接沖擊型芯或型壁,沖擊力轉(zhuǎn)化為熱能,不僅合金液的溫度會升高,被沖擊部位的模具溫度也會升高很多,大大地增加了鋁合金液與模具鋼的親和力。所以,在模具內(nèi)澆道處,承受合金液高速沖擊的部位最容易出現(xiàn)粘模。如果沖擊到定模一側(cè),就增加了定模一側(cè)鑄件的包緊力。
模具的硬度不足,脫模時的模具表面,會被壓鑄合金擠壓變形,或使模具型芯彎曲變形,從而增大模具對鑄件的脫模阻力。
模具材料使用不當,在模溫較高時,壓鑄合金極易粘附在模具表面。 1.2脫模斜度 模具脫模斜度過小(或無脫模斜度,或有反脫模斜度)、模具側(cè)面高低不平(沖蝕、壓傷、缺損等)、 表面粗糙等,鑄件在脫模方向受到阻礙。鑄件脫模時表面被模具拉傷,鑄件表面沿開模方向呈線條狀的拉傷痕跡,即鑄件深腔起始端傷痕寬而深,而出模的末端傷痕漸小甚至消失,嚴重時會產(chǎn)生整面拉傷。
(1)模具設(shè)計和制造不正確,定模型腔或型芯成形表面脫模斜度過小或有反斜度,使鑄件的脫模阻力很大。對于要求鑄件無脫模斜度的部位,最好是給鑄件留有加工余量,制作出脫模斜度,再讓后序精加工出鑄件無脫模斜度的部位。
(2)模具型芯或型壁上的壓傷變形、在型腔側(cè)面凸出會影響鑄件脫模,成形表面有碰傷或模具龜裂的傷痕,也會影響鑄件脫模。
模具的定模成型表面過于粗糙,或有加工制造的痕跡,不夠光滑,或加工、拋光痕跡的紋路與脫模方向不一致,或在脫模方向的平整度較差,這樣的不良表面都會因增加脫模阻力而阻礙鑄件脫模,造成鑄件表面有擦亮或擦傷的痕跡。這樣的擦傷痕跡在脫模方向呈直線形溝槽,淺的不到0.1 mm,深的約有0.3 mm 左右。
1.3鑄件對模具的包緊力 鑄件整體或局部收縮對模具的包緊力過大,或包 緊力的大小分布不均衡、不合理,這時鑄件就會因粘模出現(xiàn)變形、裂紋、斷裂,甚至出現(xiàn)鑄件粘到定模, 或出現(xiàn)鑄件粘到動模頂不出來的現(xiàn)象。
(1)鑄件整體或局部對定模的包緊力大于對動模的包緊力,開模時鑄件會滯留出現(xiàn)粘定?,F(xiàn)象。
(2)脫模時,如果鑄件各部位對動、定模上的包緊力受力不均勻,會致使鑄件在脫出時發(fā)生偏、歪、 斜,鑄件對定模包緊力大的部分就有可能粘留到定模上。
(3)如果定模模具溫度過低,或動模模具溫度過高,會使鑄件收縮時對定模的包緊力大于對動模的包緊力。
(4)模具脫模劑濃度過低,脫模劑的脫模性不好,對定模噴涂脫模劑不到位,脫模劑的用量不足, 這些都會影響鑄件的脫模性。熱模時如果對定模噴涂過多的涂料,定模的溫度就難以快速升高,鑄件冷卻收縮后,對定模一側(cè)包緊力增加的幅度會大于動模。
(5)還有一種粘?,F(xiàn)象:在壓鑄生產(chǎn)剛開始的一段時間內(nèi),即開始在低速壓射熱模時,會因模具溫度過低,壓鑄的合金液流動性下降得很快,致使充填在型腔里的金屬液成形很不完整,形成的鑄件強度很低, 鑄件各個部位之間連接很不牢靠,在鑄件脫模時,包緊力較大的部位,就很容易與其他部位斷裂分離,粘留在模具里。特別是定模一側(cè)沒有頂桿頂出鑄件,所以更容易粘留在定模里。
對于壓鑄時每次出現(xiàn)的粘?,F(xiàn)象,要具體分析其產(chǎn)生的原因。例如:壓鑄時出現(xiàn)鑄件粘留定模,就要 檢查鑄件對定模包緊力過大的原因;檢查鑄件定模一 側(cè)的外觀,順著脫模方向,鑄件表面留有拉模的痕跡。
粘模拉傷或擦傷嚴重時產(chǎn)生較大的脫模阻力,會使鑄件局部或整個鑄件在型腔里脫不出來,鑄件滯留產(chǎn)生粘模;在嚴重的情況下不僅鑄件會有撕裂破損的現(xiàn)象, 模具的型芯、型腔也會出現(xiàn)拉傷、裂紋、斷裂的現(xiàn)象。壓鑄件粘?,F(xiàn)象以鋁合金最為常見,解決壓鑄件粘模缺陷的具體措施如下。 2防止鑄件粘留定模的措施 2.1 壓鑄模具方面防止鑄件粘留定模的措施 在新制作的模具試模,或壓鑄生產(chǎn)開始熱模時, 常常會出現(xiàn)壓鑄件粘模的現(xiàn)象。在壓鑄操作工藝正常時出現(xiàn)鑄件粘模,主要原因不是壓鑄工藝,應該是鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計、模具設(shè)計或制造的問題。壓鑄工藝、噴涂調(diào)試雖能補救,但補救的效果一般,不是很穩(wěn)定, 仍然會出現(xiàn)鑄件粘模的現(xiàn)象。
如果容易出現(xiàn)鑄件粘留定模的現(xiàn)象,在壓鑄之前, 應先對模具進行很好的預熱,并在開始低速壓射之前, 先對模具型腔涂抹抗粘模膏類涂料,并用壓縮空氣吹均勻,每壓鑄一模要涂抹一次,試壓鑄約20模,如還粘定模,說明模具有問題,需檢修模具。
對于已經(jīng)設(shè)計完成的鑄件,確實是鑄件對定模的 包緊力大于對動模的包緊力,就要允許鑄件在定模一側(cè)設(shè)置頂桿頂出鑄件,允許定模一側(cè)的鑄件表面留有頂出痕跡,或要讓頂桿痕跡易于去除。這樣在設(shè)計模具時,就應在定模一側(cè)設(shè)計鑄件的頂出機構(gòu)。
重視計算動、定模的包緊力,對于定模的包緊力大于動模包緊力的鑄件,或?qū)ΧEc動模的包緊力 相差不多的鑄件,即對于既有可能粘留定模,又有可能粘留動模的鑄件,在設(shè)計鑄件或模具時,就要改變鑄件或模具的結(jié)構(gòu)、脫模斜度、表面粗糙度等,設(shè)法使 鑄件對動模的包緊力大于對定模的包緊力。
對于定模一側(cè)包緊力比較大的鑄件,新設(shè)計模具 時,要把分型面盡量選在偏向定模的一側(cè),讓鑄件盡量多地放置在動模型腔里,以增大鑄件對動模的包緊力。
為了減小對定模的包緊力,需與鑄件設(shè)計者重新確定定模的脫模斜度,應盡量加大定模的脫模斜度; 特別注意修正或加大定模一側(cè)鑄件容易被模具粘模拉傷部位的脫模斜度。同時,適當減小動模的脫模斜度; 特別注意修正或減小鑄件設(shè)計有頂桿部位附近動模模 具的脫模斜度。還要盡量把型芯設(shè)置在動模上,或加長動模一側(cè)的型芯長度。
要防止定模在制造和拋光時產(chǎn)生影響脫模的倒扣或粗糙表面;試模后或壓鑄過程中,要修正定模型腔壓傷、碰傷出現(xiàn)的變形;使用拋光或化學清洗劑消除合金在定模表面的粘附痕跡,合金粘附物在模具上如果未及時清除,長時間后粘模現(xiàn)象會越來越嚴重;更 好地拋光定模型腔側(cè)壁的粗糙表面。但定模拋成鏡面后既不利于涂料粘附,在開模時,鑄件和模具之間還會產(chǎn)生嚴密的真空間隙,增大脫模阻力,所以定模深腔的底部可以不拋光成鏡面。對已氮化過的模具,拋光要慎重,防止破壞表面的氮化層,防止越拋光越粘模的情況。
修改模具內(nèi)澆道,適當改變內(nèi)澆道的位置、大小和充填流向,消除或減輕因為內(nèi)澆道對定模沖擊出現(xiàn)的沖蝕、粘模缺陷。例如:①改變鋁液充填流向,盡量降低金屬液對定模型腔的劇烈沖擊,可以把金屬液直接沖擊改為斜著朝向型芯或型壁;②適當增大內(nèi)澆 道的截面積,用以降低內(nèi)澆道金屬液流速;③改變內(nèi)澆道的位置,使內(nèi)澆道處于鑄件寬大厚實位置,并避開對定模側(cè)型壁的沖擊;④盡量采取在鑄件深腔底部進料的方法;⑤采取開放式內(nèi)澆道,內(nèi)澆道的喇叭口向著型腔,擴大射出的面積;⑥對于內(nèi)澆道沖擊部位或型芯,可以使用碳化鎢棒涂覆機,對模具表面以電 火花型冶金方式噴涂碳化鎢微顆粒層,金屬鎢微粒與 基體金屬結(jié)合不會脫落,能提高模具表面的抗粘模性, 如壓鑄模具表面層內(nèi)沉積2~4微米厚的涂層,其硬度可達HV4 000~4 500,使用溫度可達800℃。
為了把鑄件拉到動模一側(cè),可以把頂桿的頭部修 出楔形倒拉鉤(鉤長5~8 mm,鑄件部位厚1~2 mm,讓壓鑄出的倒拉鉤把鑄件拉到動模一側(cè),之后再把鑄件上的倒拉鉤清除掉。
為了增加鑄件對動模的包緊力,對鑄件上需要精加工部位以及不影響外觀質(zhì)量部位的側(cè)表面,可以加大相應模具部位的表面粗糙度,這樣增加鑄件對動模 包緊力的效果比較明顯。
為了更大地增加動模的包緊力,可以適當?shù)厥褂美睿孩僭诓挥绊戣T件外觀的情況下,可以在動模的側(cè)表面或型芯表面開出幾條溝槽(在鑄件 上是凸出的拉力筋,見圖2),或在模具局部修磨出幾 個深度大約0.1~0.2 mm的凹點。但要注意,要把鉤槽開設(shè)在頂桿的附近,以防頂出受力不均勻;②在開模 時,如果希望利用橫澆道通過內(nèi)澆道把鑄件拉到動模 一側(cè),可以在動模一側(cè)橫澆道的側(cè)面修出拉力筋來, 或磨幾個深度0.2~0.3 mm的凹點,增加橫澆道對動模 的包緊力;③還可以在內(nèi)澆道附近的澆道上設(shè)置頂桿,把頂桿改短到低于模具表面5~8 mm,在頂 桿低于模具孔口3 mm位置的側(cè)面,修出寬2~3 mm, 深0.3~0.5 mm的環(huán)形槽,壓鑄后形成的環(huán)形拉力筋帶動橫澆道,橫澆道再通過內(nèi)澆道把鑄件拉到動模一側(cè), 這樣對小的鑄件有較好的效果;④如果是由于澆口套 對料餅和直澆道的拉力較大,把鑄件帶到定模,可以在動模的橫澆道和分流錐的直澆道側(cè)面修出拉力筋, 開模時利用拉力筋把橫澆道和料餅拉到動模一側(cè);⑤ 壁厚比較厚的鑄件,或內(nèi)孔還需進行精加工的鑄件,減小了動模型芯的脫模斜度后,如果還不能解決粘定模的問題,可以在型芯長度的中間部位修出寬2~ 3 mm、深0.2~0.5 mm的環(huán)形槽以形成拉力筋,讓環(huán)形拉力筋把鑄件拉到動模一側(cè)。注意在這樣的型芯附近至少要有2個頂桿頂出鑄件,以防鑄件變形。
對于定模一側(cè)包緊力大于動模一側(cè)包緊力的鑄件, 為了能使鑄件順利地脫出定模,與動模一樣設(shè)計頂桿 板、頂桿和復位桿頂出鑄件??梢允褂迷诙R粋?cè)加 裝油缸或彈簧推動定模上的頂板和頂桿在開 模的同時頂出鑄件。頂桿板后有彈簧的方式,開模狀 態(tài)下定模頂桿是頂出分型面的,合模時利用動模分型 面推動四支復位桿推動定模推板、頂桿進行復位。
為了使用頂桿把鑄件從定模頂出,也可以采用類似 于三板兩開分型模具的拉鉤桿、撞擊塊和滾輪機構(gòu),圖中未畫出鑄件、頂桿和復位桿),靠開模動作帶動定模頂桿推板把鑄件從定模頂出。結(jié)構(gòu)如下:給定模 設(shè)計出頂桿頂出鑄件的頂出結(jié)構(gòu),讓定模頂桿推板5伸 出到定模模型6之外,在動模1上設(shè)置四個(或兩個)拉鉤桿4,四個(或兩個)拉鉤桿4在合模狀態(tài)時伸到定模 6一側(cè),利用拉鉤桿4、撞擊塊7、彈簧3、滾輪機構(gòu)8, 使四個拉鉤桿4與定模頂推板5相鉤連。開模時靠動模拉桿4鉤住定模頂桿推板5,定模頂桿推板推動5頂桿運動 把鑄件從定模頂出,這時鑄件與動模同步運動。運動到一定行程后,利用撞擊塊、滾輪、彈簧機構(gòu)使四個拉鉤桿的拉鉤與定模頂桿推板脫開,定模頂桿推板停止動,合模時也是利用動模分型面推動四支復位桿推回定模頂桿推板,使定模頂桿退回復位。
2.2壓鑄工藝方面防止鑄件粘留定模的措施 給模具噴涂涂料、合金液的流動沖擊速度、模具 溫度是影響鑄件粘模的主要因素。
模具脫模劑的品種、質(zhì)量、濃度、噴涂位置、噴涂時間和用量影響鑄件的粘模狀況Ⅲ。利用噴涂脫模劑 的多少,調(diào)節(jié)鑄件在動、定模兩側(cè)的脫模效果。為防止鑄件粘定模,可以適當減少對動模噴涂脫模劑的 時間和用量,動模噴涂的涂料要薄而均勻,但不能漏噴涂料。加大脫模劑對定模的噴涂用量以降低模具表面的溫度,特別是對定模拉傷鑄件的表面和有拉模痕跡的表面,要增加噴涂用量。在定模一側(cè)拉傷面無固定位置,或沒有拉模痕跡時,也要注意適當增加涂料的噴涂量。 對模具出現(xiàn)拉模痕跡的表面,在壓鑄取件之后未噴涂料之前,涂抹防粘模膏,讓防粘模膏在高溫時燒結(jié)到模具表面,這樣在合金液與模具表面之間就形成 了一個較厚的隔膜層,能起到較好的脫模作用。
適當調(diào)節(jié)和控制模具溫度。要分析鑄件包緊、粘附模具的受力情況,要分析模具溫差及鑄件收縮,要 分析模具溫度與合金收縮、包緊力之間的相互關(guān)系。
如果鑄件表面有粘模拉傷,則在確保鑄件表面質(zhì)量的情況下,盡量使用較低的模具溫度。如果鑄件自身包緊力較大,則盡量使用較高的模具溫度,這樣可以降 低鑄件在脫模時的收縮程度,也就是在鑄件還沒有達到很大的包緊力時,就開始脫模了。
相對地降低動模溫度,促使鑄件收縮,可以增加 鑄件對動模的包緊力;相對提高定模溫度,減少鑄件 的收縮,就可以降低鑄件對定模的包緊力。加大通人 動模模具冷卻水的流量,可以降低動模的模具溫度; 減小或關(guān)閉通人定模模具冷卻水的流量,可以提高定 模的模具溫度。一般壓鑄鋁合金鑄件,開模后1~3 s內(nèi) 測量動模模具型腔表面的溫度,其表面溫度要不大于 300℃,以(240±40)℃為宜;而噴涂后在合模之前 1~3 s內(nèi)測量定模型腔表面溫度,要不低于140℃。
澆注溫度的高低,同模具溫度一樣可以改變鑄件 的收縮情況和包緊力的大小。提高澆注溫度,同時縮 短開模時間,能減小包緊力,但會增加合金液與模具鋼的親和力,引起鑄件厚壁部位粘模的可能。
3防止鑄件粘留動模的措施 3.1壓鑄模具方面防止鑄件粘留動模的措施 出現(xiàn)鑄件粘留動模的主要原因是鑄件對動模的包 緊力過大,以及頂桿頂出的力量不足。如果是頂出力 不夠大,就要提高壓鑄機頂出油缸的油壓壓力或頂出 速度。如果是頂桿的直徑太小,或設(shè)置的頂桿數(shù)量較 少,則頂桿頂出的強度不夠大,頂桿會出現(xiàn)彎曲或斷 裂的現(xiàn)象。
如果鑄件粘留動模的力量較小,鑄件脫模時拉傷 較輕,或模具局部表面粗糙造成的阻力較小,只是鑄 件頂出時變形,應對模具粘模處拋光、氮化,或增加 噴涂脫模劑的用量減少脫模阻力。如果鑄件粘留動模 的力量很大,鑄件脫模時拉傷嚴重,有頂桿把鑄件頂 破裂、斷開,或鑄件被頂桿頂出穿孔的現(xiàn)象,就要適 當加大鑄造斜度,改進鑄件或模具設(shè)計,消除引起鑄 件粘模和影響收縮的不合理結(jié)構(gòu)。
為防止因鑄件頂出受力不均勻而造成的粘模拉傷, 壓鑄機推動模具頂出推板的四根推桿長度要一致,其 相差均不能大于0.20 mm;機床推桿和頂出鑄件的頂桿 位置布置要均衡合理,不要偏離模具型腔中心,也不 應脫離壓鑄機頂出油缸的中心。 如果抽芯及頂出設(shè)置不均衡,則鑄件受力不均勻而將發(fā)生偏斜。如果壓鑄機液壓頂出缸的推桿長短不 一致,使鑄件頂出受力不均勻,或者推桿位置布置不 當,則鑄件在頂出時均將發(fā)生偏斜。其改進措施是: 修正模具結(jié)構(gòu),調(diào)整抽芯機構(gòu)和頂桿位置,使鑄件頂 出受力均勻,保障鑄件被平行、均勻地推出;調(diào)整壓 鑄機的頂出機構(gòu)、推桿位置和數(shù)量(最好用4~6根推 桿),使模具頂桿、鑄件受力均勻;合理增加頂桿數(shù) 量,加大頂桿直徑,安排頂桿位置,確保頂出平衡。
如果平板件、壁薄的鑄件抗變形強度不夠,則要 增加頂桿的數(shù)量、直徑,也可以在頂桿位置給鑄件增 加一個小凸臺,讓頂桿頂在鑄件的小凸臺上,加大頂 出受力面積,使鑄件受力均勻。
使用優(yōu)質(zhì)模具鋼材,這樣在模溫較高時,壓鑄合 金不易粘附在表面。優(yōu)質(zhì)模具鋼材,在模具表面也不 會過早地形成微裂紋,這樣也消除了合金粘模的基礎(chǔ)。
模具硬度不足或具有脆性時,合金液容易出現(xiàn)粘 模。要檢查模具硬度是否合理,還要檢查熱處理工藝, 防止模具鋼材出現(xiàn)脆性。承受內(nèi)澆道沖擊的模塊、模 具鑲塊及所有型芯的硬度,都要比模具型腔模塊的硬 度高出HRc3~5。當模具設(shè)計確認沒有問題,而鑄件 粘模拉傷仍難以消除時,還要用氮化、KANI 7C、鎢被 覆、PVD納米鍍鈦等表面處理措施來提高模具的表面 硬度。
對于模具型腔的表面,一般用油石、砂紙打磨拋光,如果用氣動工具對粘模部位進行拋光處理,必須注意不要損傷模具,以免破壞模具表面的氮化層,否 則會形成越拋光越粘模的情況。清理非型腔部分粘?;蛘撑p時,可以用鏟刀鏟除凸點,再用砂紙輕磨拋光,不可鏟出凹坑,否則會引起更嚴重的粘模。要注 意任何時候都不能用鏨子清理模具型腔部位的粘模, 以免鑿傷模具型腔。
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