压铸件表面严重的脱皮,是铸件上局部有与铸件基 体明显分离的金属皮层(见图1、图2、图3、图4)。属于冷隔的一种。有的在压铸件喷丸后才呈现出脱皮。模 具刚性不够导致胀型,或铸件热节表皮缩裂后内部的金 属液破壳流出,也会在铸件表面形成一层与铸件结合不 牢的金属皮层。小颗粒状的冷料,压射室里的冷硬层、 披缝等,会导致铸件内部、内浇口有小片状或块状的光 亮平面分层。在压铸模模块、型芯镶拼的拼接面缝隙处 的披缝,会在铸件内部形成金属夹皮。另外,合金液粘 模,涂料积碳,在铸件表面会出现印痕或拉伤的脱皮。
1 铝合金液对脱皮缺陷的影响
铝合金液品质不好,内部组织烧损氧化严重,导致 铝合金液在充填型腔的过程中会快速氧化产生隔层,所 以,要按规程进行熔炼温度控制和精炼操作。
如果铝合金液精炼、除渣不干净,在充填过程会急速产生氧化皮膜,导致铸件表面出现氧化夹渣、发黑、皱 纹形脱皮。
还要防止铝合金液里有小颗粒状的冷料。在熔化 保温的过程中,应避免铝合金液出现降温结晶,否则出 现的块状结晶硅,不能在保温温度内再次熔化。炉料的 新材料中,也不许有块状的结晶硅。不要在浇勺打料的 位置加入炉料。
2 生产操作工艺对脱皮缺陷的影响
压铸机合模力不够,锁模不紧,导致飞料严重,这样 会使型腔膨胀胀开,使铸件与型腔之间的表面出现铝合 金液破皮而出的皮层。
如果铸件上脱皮的形状和位置不固定,则是因模具 型腔或压射室清理不干净,会有飞边夹皮进入型腔。
如果产品内浇口折断后,断口有块状、片状分层现 象,使铸件缺肉或多肉,这是由于铝合金液在压射室表 面形成了一层激冷硬化层。当压射室或冲头磨损之后, 出现薄皮分层的可能性就会增加。解决的方法是:提高 浇注温度;增加压射室的充满度,增加料饼厚度;提高慢 压射速度;浇注后缩短铝合金液在压射室里的停留时 间;缩短压铸循环周期时间;减少冲头涂料的用量,提高 压射室的温度;更换磨损过多的冲头或压射室。
3 模具温度和浇注温度对脱皮缺陷的影响
模具温度太低容易引起铝合金液激冷结壳,用提高 铝合金液浇注温度来相应地提高模具温度,这是首先 应该考虑的问题。要使脱皮位置模具温度控制在200~300℃之间 。
如果压铸循环时间过长,致使模具散热过多。铸件 较小或壁厚较薄时,模具吸热少,模具温度过低时,需加 快喷涂、取件、浇注等操作的动作,缩短循环时间。
增加浇勺在铝液里的停留时间,以3~5s为宜;减 少浇勺舀取铝合金液后的计量时间,以0.5~2.0s为 宜;减少浇勺在料缸浇注位置的等待时间,以0~3s为 宜;浇勺浇注后在0.3~1.0s之内应立即启动冲头压 射;需加快浇注机的运行速度;适当增加慢压射阶段冲 头的运行速度。这些都能有效减缓铝合金液温度的降 低。
提高铝合金液的浇注温度,增加铝合金液的流动 性,确保浇注温度的稳定性,能有效地减少因浇注温度 变化较大而引起铸件脱皮的现象。
当内浇口附近或产品厚大的部位模具温度太高,产 品会出现粘模脱皮或铝合金液在缩凹破壳处流出而形 成脱皮时,就要给模具通冷却水或增加喷涂时间,来降 低铸件粘模脱皮部位的模具温度。
4 铸件结构对脱皮缺陷的影响
如果铸件壁厚不均匀,铝合金液在型腔中流动的速 度就会变化比较大,不同方向液体的前沿向前推进的速 度和进程的位置相差也会比较大,液体超前充填型腔后 容易出现激冷结壳的现象。①如果把内浇口设计在铸 件壁厚比平均壁厚大得多的部位,铝合金液进入型腔后 流动的速度会下降明显,再流向薄壁部位的速度就比较 小,如果有少量的铝合金液先飞溅进薄壁型腔,这些铝 合金液就会首先在模具表面激冷结壳,形成脱皮缺陷的 皮壳;②如果把内浇口设计在铸件壁厚比平均壁厚小一 半的部位,铝合金液进入型腔后流动的速度会仍然很 快,继续流向厚壁部位的速度也比较快。这时如果只有 流量比较小的铝合金液喷射进壁厚比较厚而宽大的型 腔,由于充满厚大部位型腔需要的时间比较长,因此首 先进入的铝合金液会在模具表面过早凝固结壳;如果有 较大流量的铝合金液,在短时间内喷射充填满厚大部位 的型腔,在模具表面就不会出现铝合金液过早凝固结壳 的现象。所以,选择内浇口的位置、形状、大小,要考虑 铝合金液的充填流态。
铸件尖角或复杂成形的死角位置,较低温度的合金 液易在合金表面过早地凝结成壳。这时要改善充填的 流向和增加排气。
平板状铸件,铝合金液进入内浇口后直接喷射到远 端,有些飞溅到未首先充填的空间,在模具表面停留下 来会自动结壳凝固。这时要提高模具温度、增加流量、 缩短充填时间。
对于铸件厚大、有热节部位的粘模脱皮现象,需减 小铸件的壁厚,改变铸件热节部位的结构来消除热节。 若不能修改铸件结构,则需设法尽量降低浇注温度和铸 件热节部位的模具温度。
5 喷涂涂料对脱皮缺陷的影响
减少脱皮部位模具的涂料喷涂量,可以提高模具局 部温度。增加脱皮部位模具的喷涂量,可以降低模具局 部温度。
涂料太浓或喷洒过量、喷涂不均匀,致使模具表面 粘结的涂料和水分过多,不仅会明显降低模具温度,也 会加剧铝合金液充填时的氧化,促使合金分层。如果使 用的涂料粘附效果好,可以减少喷涂用量,涂料与金属 液接触后如果不会燃烧产生气体和油烟,就能消除因涂 料引起压铸件脱皮和发黑的现象,所以要选用合适的涂 料品种。
冲头润滑涂料用量不要太多,否则在浇注铝合金液 时会产生大量的油烟,不仅会污染、氧化压射室里的铝合金液,而且油烟进入型腔后,还会加剧型腔充填过程 中铝合金液的氧化,促使铸件内部和内浇口处的分层缺 陷发生。
如果铸件表面出现塑料薄膜一样的气泡,气泡容易 破开、剥落,形成脱皮,这样的气泡用喷丸可以喷掉,在 铸件表面不会留下痕迹。出现这样的现象,主要是模具 表面的水分进入铸件表皮形成了气泡。需要控制模具 温度,不能太高也不能太低:①适当提高模具温度,使之 能快速蒸发掉模具表面的涂料水分;②适当降低模具温 度,使铸件表皮快速凝固,使铸件表皮的气体不能形成 气泡;③把出现气泡部位的模具表面进行粗糙化处理, 例如进行喷丸、电脉冲放电等处理,使模具表面呈现出 与电脉冲放电痕迹一样的粗糙表面。这样铸件表皮的 气体会穿破粗糙的表皮流动到铝合金液之外,消除铸件 表皮气泡的形成。
6 压铸模具对脱皮缺陷的影响
模具刚性不够引起脱皮时,要检查模具整体尺寸并 增加刚度,紧固模具零部件,动模背后要有足够大的支 撑柱。要减小压射压力和快压射速度。
检查模具的冷却水路,观察是否水路距离铸件脱皮 部位太近,以防冷却水对模具过分冷却。
提高模具排渣、排气能力,在脱皮的部位加大溢流 槽容积,加大溢流口的厚度,加大排气槽的宽度,提高铝 合金液的充填性能。
改善模具的分型面、镶拼面,减少压铸时产生的飞 边,以防其压铸时对型腔里的铝合金液造成失压,这样 会弥补出现轻度分层的现象。
铝合金液浇注进压射室的充满度如果过高,容易在 慢压射阶段就出现型腔充填,在内浇口附近出现超前充 填的现象;充满度如果过低,容易在过早的位置就开始 快压射,出现过早喷射充填型腔,会在距离内浇口较近 位置的铸件表面,出现超前充填的现象。这些都会引起 铸件和内浇口的脱皮缺陷。
模具表面硬度不够会出现铸件粘模。这时需要:①增加模具的硬度,进行氮化或涂覆硬质合金处理,防止 粘模;②抛光模具表面;③增加模具表面的脱模斜度;④通水冷却降低模具的温度;⑤增加模具涂料的浓度和喷 涂量;⑥控制铝合金的铁含量在0.6%~0.9%之间,降 低铝合金的粘模性能。
7 浇注系统对脱皮缺陷的影响
模具的浇注系统大小比例要适当。横浇道厚薄、截 面大小过渡要缓慢、均匀;拐弯改变流向时不要有尖角 和流动死角;金属液要平稳连续流动、充型;消除金属液流动过快或飞溅产生的提前充型,消除紊乱流动而形成 的表面皮壳。
不要让主横浇道截面积明显大于分支横浇道,或分 支横浇道截面积严重大于主横浇道,让其总截面大小相 比,相互不要大于1.4倍,以防铝合金液过快或过慢的 变速流动,导致充填不平稳。
特别是在使用中心浇口时,不要使内浇口的总面积 大于浇道喷嘴的面积,防止内浇口的充填速度太小。因 为过低的速度充填型腔时,很容易出现脱皮缺陷。
如果模具的浇注系统中,内浇口的位置低于横浇 道,则在慢压射的阶段,铝合金液就会自动流进内浇口, 出现过慢充填型腔的现象,这时就要提早开始快压射。
无论内浇口的厚度有多大,如果内浇口截面太小, 会导致内浇口处的铝合金液流速很高而流量很小。 因为快速且大流量的充填型腔,能较好地消除脱皮缺 陷。
当模具的内浇口太薄时,内浇口速度会过快,致使 铝合金液飞溅。在铸件表面质量成形良好的情况下, 内浇口要尽量选厚一点、大一点(但要容易切边去除)。 较大较厚的内浇口,有利于传递增压,能够降低内浇口 的充填速度,减少喷射,能够减小充填的阻力,增加充填 的流量,达到短时充满型腔的效果。
当内浇口过厚时,在快压射开始位置较晚时,或某 一勺的铝合金液浇注量较多时,铝合金液容易在慢压射 阶段自动流进型腔,出现过早充填,铝合金液在铸件 表面出现滞留纹形皮层。过厚的内浇口,也会容易让冷 硬层流进型腔(内浇口还会出现缩孔、气孔)。所以内浇 口的厚度,要根据铸件的质量、壁厚和大小适当选定。
要合理地调整内浇口入射角度和型腔中铝合金液 的流向、分流和转折位置,消除金属液在型腔中出现飞 溅、超前充型和紊流卷气而形成的表面皮壳。
单个或多个内浇口位置的设置和入射角设置要合 理。对多个内浇口填充的先后顺序和铝合金液在型腔 里的推进速度要综合考虑,不要让不同内浇口之间的金 属液流先后叠加,防止铸件出现流动层次。让铝合金液 在型腔里充填要有合适的流动模式,不要使铝合金液在 型腔里有长距离的流动,不要使铝合金液在距离内浇口 很远的地方汇合。尽可能保证同时、同速、有序地充填 和顺序的冷却凝固。
8 快压射工艺参数对脱皮缺陷的影响
如果快压射开始位置过迟,在慢压射阶段就有铝合 金液充填进型腔。如果快压射速度过低,铝合金液在型 腔中流动速度过慢时,前端慢压射流动的铝合金液在模 具表面凝结成皮壳,与后来充填的铝合金液熔接不紧 密,在铸件表面或内部出现分层。
如果快压射开始位置过早,横浇道中的铝合金液会 包卷着大量的气体通过内浇口进入型腔。如果快压射 速度过高,铝合金液在型腔中流动速度过快,会夹带着 气体快速喷射到型腔壁面后,平铺展开形成较小的金属 薄层,并快速冷却凝固,同时薄层表面被型腔中的水气 和油烟急速氧化,多个薄层堆积在产品表面。在产品外 观可以看到有大小为3~8mm明暗亮度不同的片状表 面。薄层本身组织比较致密,但薄层之间结合不牢固, 在铸件喷丸处理时会使薄层与产品基体脱离,出现分层 起皮现象(见图3)。
如果铸件是在内浇口附近发生脱皮,可以降低慢压 射速度,提高快压射充型速度,并把速度切换位置适当 提早。如果是在距离内浇口的远端发生脱皮,可以用适 中的慢压射速度,提高快压射充型速度,并把快压射速 度开始的切换位置适当推迟,以便在较短的时间内充填 远离内浇口的位置。
压射速度或内浇口速度太大,铝合金液充填时虽然 雾化较好,但在型腔中沿着型壁向前喷射流动的很快, 在远离内浇口的部位会有超前充填后出现回流的现象, 导致回流中分离出去的铝合金液,会单独凝固在型壁 上,与之后包卷上来的铝合金液出现断层,在铸件上表 现出分层的缺陷。这时就要降低快压射速度,减少喷 射,增加排渣、排气,减少喷涂,消除充填时出现的涡流 现象。压射速度或内浇口速度太小,会产生冷隔形式的 分层。
9 慢压射速度对脱皮缺陷的影响
当铸件脱皮不是在内浇口或铸件的内浇口附近时, 在保证铸件没有气孔、缩孔,和慢压射铝合金液不会过 早的流入内浇口的前提下,尽量提高慢压射速度。
当分层、脱皮是在内浇口或铸件的内浇口附近时, 慢压射速度或慢压射阶段的最后一段速度要小,否则会 导致先流进内浇口的铝合金液在内浇口或型腔里先结 晶凝固,使铸件或内浇口出现断层、脱皮。
10 压射压力对脱皮缺陷的影响
如果压铸增压压力不够大,不仅铸件组织不致密, 也弥补不了铸件轻度的断层脱皮。
如果压铸增压压力过大,或增压过早,使增压压力 和快压射冲击同时出现,就会使模具出现弹性变形,或 使压铸模胀型出现飞边,这时可能使动模向后有退让现 象或模板产生抖动。这时型腔里的金属液会破壳而 出,在铸件和模具表面之间形成金属薄层形状的脱皮。
快压射后如果增压不及时,会造成产品内部出现快 压射冲击和增压压力冲击的两次压力波动,致使已经结壳的铸件出现破壳脱皮的缺陷。这时可以让增压启动 早一点,让在快压射压力峰值还没有降低时及时开始增 压;但增压阀的开度不要太大,让增压过程比较平稳,减 小增压时出现的冲击峰值。
11 压铸机对脱皮缺陷的影响
如果压铸机的压射储能器的氮气泄漏过多,压射的 压力会下降较多,致使充填的后期压力不足,充填的速 度下降过多,达不到快速、均匀充填的效果。一般压射 后氮气储能器的压力下降超过14%就必须补充氮气。
如果受到压铸机性能的限制,压铸机本身能够达到 的合模力、压射力、压射速度太小,达不到压铸件的压铸 条件,致使铸件出现表面脱皮,就要更换成大吨位、高性 能的压铸机。
如果压射冲头与压室配合不严密,较大的配合间隙 中会钻入铝合金液形成披缝,配合间隙中的披缝,会使 压射冲头运动受阻,使冲头前进的速度不平稳,致使铝 合金液在型腔里的充填流动出现断层或超前充填,先充 填的铝合金液先凝固,使先、后充填的合金无法完全熔 合,导致铸件断层脱皮。如果冲头与压室配合的配合间 隙过大,冲头在压射室压射时会有倒飞料的现象,使压 射终了的快压射压力和增压压力建立不起来,使增压失 去补缩的效果。这时要检查冲头、压射室、浇口套的配 合尺寸和磨损状况,必要时需调换压射冲头、压射室或 浇口套,确保配合良好。