镁合金压铸工艺研究

镁合金压铸工艺研究

南昌明,张卫刚,杨庆国

山西银光华盛镁业股份有限公司 山西 闻喜 043800

 摘要:镁合金压铸件作为近几年新兴的结构材料，产品的生产工艺没有一个可查询的标准，各生产厂家工程师在实际编制工艺过程中凭自身的工作经验，对各种的工艺参数的综合结合能力差，产品试模周期较长，产品生产合格率差。

本文通过作者对近200余款镁合金压铸产品的模流分析、产品开发和工艺开发总结，对压力、速度、时间、温度等压铸参数进行深入研究，形成了一套快速制定镁合金压铸工艺参数的方法，并能运用到镁合金铸件的生产过程当中，使产品试模时间从原来的1-3天缩短至目前的2-3小时，显著降低了新产品开发费用，并使产品的生产合格率由原有的80%提高到目前的98%，显著降低了生产成本，为镁合金压铸件的市场推广应用提供了价格竞争优势。

关键词：  浇注温度，压射速度，充填时间，压射比压

镁合金压铸主要是将熔融的镁合金液体高压、高速充入复杂的模具内快速冷却、形成满足一定要求的铸件，所以压铸工艺的调整主要是温度、压力、速度、时间的调整，这些工艺参数的选择与合理匹配是保证压铸件综合性能的关键，同时也直接影响生产效率、产品合格率和模具寿命。

一、温度

１、浇注温度：一般指金属液浇入压室至填充型腔的平均温度。浇铸温度过高，镁合金液体吸气量增加，铸件厚壁处容易出现针孔、缩孔、表面起泡，同时模具腐蚀加快，使模具过早老化龟裂；浇铸温度过低，合金流动性变差，容易产生冷隔、流痕、浇铸不足等缺陷。

                        表一  浇铸温度

２、模具温度：一般指金属液充入型腔时型腔的平均温度。因镁合金热容较低，冷却速度高于其他合金，所以实际工作中模具需要预热，模具预热的方式有氧气乙炔法和模温机加热法，预热完成后用模具温度测量仪进行测量，达到温度后方可生产，否则产品会出现粘模和模具应力开裂现象。模具温度过高，产品容易出现气泡、缩陷等缺陷，同时脱模剂在高温下过量挥发，不能形成致密的皮膜，造成粘模，通常模具通过模温机冷却、内置式水冷或者喷涂水性脱模剂降温。

表二  模具温度

３、合金温度：金属液在坩埚中融化后待浇注温度，根据浇铸方式的不同，合金温度比浇铸温度高20-30℃。镁合金的浇铸温度根据浇铸方式的不同和合金的牌号进行选定，不同牌号镁合金流动性不一致，浇铸温度有一定的区别，浇铸方式有平浇式和上浇式，两种浇铸方式在实际生产中各有优缺点，一般平浇式热量损失最小，合金温度高于浇铸温度２０度，上浇式热量损失大，合金温度高于浇铸温度３０度。

二、速度

目前使用的压铸机均是根据四段压射理论进行设计，既慢速压射、一快压射、二块压射和增压压射，正确的选用四段压射的速度对压铸件的品质起着至关重要的作用。

1、慢压射速度：自动压射时压射杆向前运动的初速度。慢压射的作用是将合金液平稳推送进压室，速度太慢，料温下降太多，不利于铸件成型，速度太快，合金液会卷气，导致产品内部气孔增加，镁合金的慢压射速度通常选用0.2m/s。

2、一块压射速度：是慢速压射速度的高速段，主要用于跟踪，既跟出速度，其主要作用是推出料柄。速度太慢则锤头跟踪无力，不能推出料柄，速度太快则跟出震动，而且一块和二快共用一个储能器，会降低二块速度，造成二块无力，镁合金压铸的一块速度通常选用0.5 m/s。

3、二块压射速度：是金属液的充填速度。金属液进入型腔充填速度高，对获得轮廓清晰，表面质量好的铸件有利，但不利的是排气不良，对模具冲刷大，产品内部容易出现气孔等缺陷。镁合金铸件的充填速度经验值是60m/s根据计算公式V充=F冲*V冲/F内公式可计算出锤头的运动速度。（V充—充填速度；F冲—冲头截面积；V冲—冲头速度；F内—模具内浇截面积）

4、增压压射速度：增压活塞的运动速度。增压速度越快，建压时间越小，如果建压时间过小，模具会飞料，造成产品飞边，如果建压时间过长，铸件浇口会凝固，不利于补缩，产品容易出现缩孔。增压速度需要装专用仪器测量。

三、时间

1、充填时间：压铸时液态金属从进入型腔开始到充满型腔所需的时间。对于表面质量要求高的薄壁压铸件，充填时间越短，表面质量及轮廓清晰度越佳，但是充填过快会造成排气不良，影响铸件的表面粗糙度和孔隙率。

表三  镁合金铸件充填时间

2、保压时间：从液态金属充填型腔到内浇口完全凝固时，继续在压射冲头作用下的持续时间，保证铸件在压力下结晶，加强补缩，获得致密的组织。持压时间过短，产品容易出现缩松，持压时间过长，起不到作用而且会造成去除浇口困难。

表四  镁合金铸件持压时间

４、留模时间：是指保压时间结束到开模顶出铸件这段时间，留模时间越长，由于凝固收缩而形成包型力过大，造成抽芯、顶出困难，引起顶出铸件产生裂纹，留模时间过短，铸件的机械强度不够，顶出时铸件产生变形，留模时间根据产品的壁厚进行确定。

表五  镁合金铸件留模时间

四、压力

压射比压是指压室内单位面积上所受的压力，填充时的比压称为压射比压，增压时的比压称为增压比压。要达到高的比压就必须使用增压压力，较高的增压压力可以使铸件的致密度提高，也可使铸件上难以填充的凸缘部分充分填充，但太大的压力会使模具受力增加，模具损耗加大，造成飞边和飞料。

表七镁合金压铸件比压

结论压铸工艺是将压力、速度、时间、温度四大工艺要素做有机结合并加以运用的过程，各个工艺要素又是互相影响和互为制约的，调整某一个工艺因素时，必然引起与之相应的工艺因素的变化，按照各种经验参数调节值可以使镁合金压铸的工艺参数满足生产要求，生产出合格的镁合金压铸件。

参考文献

[1]现代压力铸造技术/赵浩峰主编.-北京：中国标准出版社，2002.11

[2]压铸成型工艺及模具设计/姜银方主编.-北京：化学工业出版社，2008.12

[3]压铸技术手册/吴春苗主编.-2版-广州：广东科技出版社，2007.2

[4]铸造铝、镁合金/耿浩然等编著.-北京：化学工业出版社，2006

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