鎂合金的比熱容和相變潛熱均比鋁合金低定合，在壓鑄時冷卻快、流動性差，容易產(chǎn)生欠鑄祟辟、缺肉等缺陷。通過提高鎂合金加熱溫度和模具溫度侣肄，增加壓射速度能大幅降低廢品率旧困。

近年來, 人們對產(chǎn)品輕量化的要求越來越高，尤其對汽車提出了進一步減輕重量稼锅，降低燃耗和排放吼具，以及提高駕駛安全性和舒適性要求，而鎂合金材料的使用正好迎合了這一發(fā)展趨勢矩距。鎂合金性能的不斷改善及壓鑄技術的顯著進步拗盒，使得壓鑄鎂合金的用量顯著增長。

1.產(chǎn)品概況

汽車轉(zhuǎn)向支架產(chǎn)品3D模型見圖1锥债，輪廓尺寸為92mm×94mm×61mm陡蝇，產(chǎn)品平均壁厚4.5mm，材料為AZ91D钧鸥，凈質(zhì)量為114g面塌，是典型鎂合金壓鑄件。該產(chǎn)品結構較為復雜膏莽，模具有上嘱疑、下、左体六、右4個側滑塊仁灶。由于產(chǎn)品功能需要，零件許多部位原先圓角過小挥桑，不利于零件成形豪杉。

圖1

2.廢品分析

根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)理秃，該產(chǎn)品廢品率為23%。對259373件廢品進一步分析發(fā)現(xiàn)豆玖，欠鑄250378件林葬，占96.53%;缺肉8995件，占3.47%骤视。如圖2所示鞍爱，再現(xiàn)了在充型遠端部位的欠鑄問題。

圖2

3.欠鑄分析

壓鑄過程中出現(xiàn)欠鑄主要有合金液流動性不良专酗、澆注系統(tǒng)不合理睹逃、排氣不暢三種情況。產(chǎn)品開發(fā)初期對模具澆注系統(tǒng)及排氣系統(tǒng)利用CAE作過模擬并在調(diào)試階段進行過優(yōu)化祷肯，澆注系統(tǒng)及排氣應該沒有大的問題沉填。零件材料為鎂合金AZ91D，其比熱容和相變潛熱均比鋁合金低佑笋，冷卻快翼闹。分析認為合金液流動性不良是產(chǎn)品產(chǎn)生欠鑄缺陷的主要原因。

下面對合金液流動性不良進一步詳細分析蒋纬。

(1)合金液氧化嚴重猎荠，流動性下降

由于澆注系統(tǒng)及溢流系統(tǒng)的存在，再加上不合格的產(chǎn)品蜀备，在連續(xù)的壓鑄生產(chǎn)過程中一般會產(chǎn)生50%以上的回爐料关摇。由于鎂合金材料熔煉時的防護性要求非常高，工廠無滿足要求的熔化爐晾晕，不具備精煉條件何屏，實際生產(chǎn)過程中回爐料被直接加入保溫爐，操作者僅對合金液表面的浮渣進行簡單清理窃等。相比于精煉的成品合金錠甫危，回爐料氧化嚴重，流動性差淀准，是產(chǎn)品欠鑄的主要原因之一售荆。

(2)合金澆注溫度及模具溫度過低

溫度是壓鑄過程中的重要工藝參數(shù)，為了滿足良好的充型條件截纹，保證壓鑄件的成形質(zhì)量形维，必須選用恰當?shù)暮辖饾沧囟群湍＞邷囟取１井a(chǎn)品采用冷室壓鑄機生產(chǎn)贬屹，要求合金溫度在660～680℃，為了方便控制和測量伦秀，一般控制和保證爐內(nèi)合金液的溫度月锅。為了保證澆注溫度的穩(wěn)定性癌炒，鎂合金壓鑄專用保溫爐為長方形，爐膛分為澆注腔和熔化腔迹蛤，中間連通民珍，合金錠從熔化腔加入后一般不會降低澆注腔內(nèi)合金溫度。保溫爐設定溫度為670℃盗飒，用便攜式測溫儀測量加料前后澆注腔內(nèi)合金溫度嚷量，數(shù)值如下：加料前663℃;加料0.5min后662℃;加料3min后648℃，加料后溫度明顯降低逆趣。

在鎂合金壓鑄中蝶溶，理想的加熱方式是用模溫機通過熱油對模具進行加熱，熱油不間斷地通過模具內(nèi)的管道宣渗，從內(nèi)部對模具進行加熱抖所，使模具達到需要的平衡溫度。導熱油的功能像熱交換器痕囱，使模具溫度保持在一定范圍內(nèi)田轧。這種加熱方式，模具的溫度穩(wěn)定而均勻鞍恢，能有效地提高產(chǎn)品質(zhì)量傻粘，延長模具壽命，而且使生產(chǎn)節(jié)拍穩(wěn)定溶隅。鎂合金壓鑄過程中模具的溫度一般在1 8 0 ～ 2 8 0 ℃用兵。轉(zhuǎn)向支架的模溫機設定在240℃，用紅外測溫儀測量連續(xù)生產(chǎn)時的模具溫度白叫，動模在190～200℃晴顷，靜模在170～180℃，靜模溫度明顯偏低队装。以上數(shù)據(jù)顯示狮善，合金液溫度及模具溫度偏低，壓鑄過程中容易產(chǎn)生欠鑄烟焊、冷隔等缺陷换募。

(3)內(nèi)澆道流速過低

因生產(chǎn)轉(zhuǎn)向支架的壓鑄機系統(tǒng)本身未帶有顯示壓射曲線功能，壓鑄機快壓射速度通過流量閥控制隔造，流量閥開啟大小在壓鑄機上按比例顯示洲稽，無法對應出相應的快壓射速度，先用壓射曲線測試儀測試出快壓射流量與快壓射速度對應關系刃勤，見表1蚂朽。

從表1可以看出，快壓射流量由60%逐步提高到80%的過程中湖饱，快壓射速度逐步提高掖蛤，最高速度能達到6m/s杀捻。過去生產(chǎn)中，轉(zhuǎn)向支架的快壓射流量設定在60%蚓庭，即壓射速度在3m/s左右致讥，此時內(nèi)澆道合金液流速為72m/s，該速度能滿足鋁合金零件的壓鑄要求器赞，但未能達到鎂合金零件需要的高速度垢袱，這也是產(chǎn)品欠鑄的主要原因之一。

4.對策及驗證

(1)回爐料與成品合金錠分別作原料生產(chǎn)比較

因為鎂元素化學特性較活潑港柜，很容易被氧化请契，在無特殊除渣和精煉工藝的條件下，壓鑄中使用回爐料作原材料時鎂合金液流動性比成品鎂合金錠差潘懊。為了驗證原材料流動性對鎂合金轉(zhuǎn)向支架欠鑄缺陷的影響姚糊，在不同批次分別用回爐料(50%)與成品合金錠生產(chǎn)，其余工藝參數(shù)保持不變授舟，統(tǒng)計欠鑄廢品率分別為：回爐料23.3%婆跋，成品合金錠19.1%÷缭郑可以發(fā)現(xiàn)簇精，采用成品合金錠作原料時，合金流動性比回爐料要好蜕芭，欠鑄比例明顯下降载秀。

(2)提高合金液溫度

為驗證合金液溫度對鎂合金支架廢品率的影響，穩(wěn)定合金液溫度為690℃乳的，其余工藝參數(shù)保持不變進行生產(chǎn)泥贷，原材料分別采用回爐料及合金錠各生產(chǎn)一批。統(tǒng)計欠鑄廢品率分別為：回爐料生產(chǎn)造成的廢品率為16.3%;成品合金錠13.5%硼环。對比先前合金液溫度為660℃時統(tǒng)計的欠鑄廢品率不難發(fā)現(xiàn)洼眶，合金液溫度升高，不管是采用回爐料還是成品合金錠狰宗，欠鑄廢品率都明顯下降白庙。其中采用成品合金錠生產(chǎn)批次的工件質(zhì)量最好，廢品率最低甘沾。

(3)提高模具溫度

由于模具溫度受合金液溫度的影響很大搬设，模溫機分別設定為240℃、280℃撕捍，合金液溫度分別設定為660℃拿穴、690℃，分四批次分別對模具實際溫度進行現(xiàn)場監(jiān)控，其結果見表2贞言。

由表2可看出斜棚，合金液溫度提高30℃后阀蒂，模具溫度也相應地提高了20℃左右该窗，但是把模溫機溫度提高40℃后模具溫度只提高了5℃左右。分析認為模具加熱流道設計存在一定問題蚤霞，提高模溫機設定溫度未能達到提高模具溫度的目標酗失。

(4)提高快壓射速度為進

進一步驗證快壓射速度對廢品率的影響，將快壓射流量由原生產(chǎn)時的68%提高到78%昧绣，即快壓射速度由3.6m/s提高到5.3m/s左右规肴，采用不同的原材料，分別用不同的合金液溫度進行生產(chǎn)夜畴，其余工藝參數(shù)保持不變塞姻，分8批次進行欠鑄廢品率統(tǒng)計，結果見表3的惕。

表3顯示尺澜，隨著合金液溫度提高，欠鑄廢品率降低补屎，同時適當提高快壓射速度也能大幅降低欠鑄廢品率厅肩。在提高合金液溫度和快壓射速度的條件下，可以克服回爐料流動性差的問題臣搏，采用成品合金錠生產(chǎn)對降低廢品率有一定好處禽制，但降低幅度不大。提高快壓射速度后陨否，由于內(nèi)壓增大膜却，零件飛邊較大，增加了后續(xù)清理難度殃通，這可以適當降低增壓壓力及增壓速度來解決攘默。

5.結語

合金液溫度和模具溫度提高后，合金液流動性增加陋气，充型能力大大提高劳吠，欠鑄廢品率明顯降低。同時巩趁，適當提高快壓射速度也能大幅降低欠鑄廢品率痒玩。采用成品合金錠生產(chǎn)能降低一定廢品率，但降低幅度不大议慰。改善壓鑄工藝條件后蠢古，解決了回爐料流動性差、廢品率高的問題，廢品率由過去的23.30%下降到現(xiàn)在的3.70%草讶，給企業(yè)帶來了可觀的經(jīng)濟效益洽糟。

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