热室压铸机压铸过程拾零

　　文/潘宪曾

　　摘 要：热室压铸机压铸是一种传统的压铸方法，在压铸生产中有一些值得注意之处。指出了热室压铸机在安装和操作中的几点注意事项，比较了3种压铸铝锌合金，介绍了含铜锌合金ACuZn5的成分和力学性能，及压铸镁合金的熔炼、保温和浇注中的要求。归纳了压铸模具使用和压铸过程中操作的要点。

　　关键词：热室压铸;锌合金;镁合金;喷嘴;浇壶;浇口套

　　数十年前，热室压铸已率先实现了自动化。为了真正地正常进行(特别是自动化)生产，必须有良好的模具和外设相配合。不管怎样，只要生产就必须有一套与机器相匹配的模具，并由工艺贯穿其中，即所谓工艺寓于模具之中。

　　1.热室压铸机的安装与操作

　　热室压铸机的安装与操作中，有几点值得注意。

　　(1)安装时要使喷嘴体的斜度与机身的斜度一致，如图1中的CL 线。如果将模具固定在前机板时，模具浇口套与喷嘴体不同心(出现移位)，在压铸生产的过程中将导致喷嘴体弯曲变形;以致于金属液外溢、飞射，从而致使潜在的安全隐患存在。

　　(2)喷嘴与模具浇口套接触，一方面喷嘴(体)在加热，另一方面浇口套在冷却;为此，喷嘴与浇口套要做成线接触，以减小接触面，从而减小加热与冷却的互相影响。否则，将引起工作失常，严重时喷嘴会堵塞。

　　(3)要保证喷嘴(体)的温度，加热时不超过金属液的温度。若低于此温度，在冲头回程时，喷嘴内的金属液不能流回浇壶中，则冲头压射行程会发生变化，影响压铸件质量，严重时会无法工作。

　　(4)要计算好压射金属液的质量。除了铸件质量、浇注系统、排溢系统和喷嘴至浇壶底的金属的质量外，还需要考虑20 mm液垫的质量。因为在持压时，热室机冲头是继续在向前蠕动，一方面通过液垫对未凝固的浇道、铸件继续施压，另一方面蠕动过程中，金属液可从冲头环的隙缝中溢出。这是和冷室压铸机压铸不同的地方，因为冲头直接接触浇壶底部，为零，根本无力可补。

　　2.可用于热室压铸机的合金

　　2.1 锌合金

　　对锌合金来讲，A1是其主要合金元素，也正是有了一定量的A1，才使锌合金对钢铁不产生溶解侵蚀 (solution attack)，使其能采用热室压铸机压铸。但有两点需要提出的是：第一，合金液的工作温度不能过高，一般都选用共晶和近共晶合金，见图2，因为超过450℃还是有溶蚀的;第二，所说的一定的A1含量是指其含量在2.8%以上，低了也有溶蚀出现。而高铝锌合金即ZA系列合金，只有ZA-8可进行热室压铸机压铸。ZA-12和ZA-27合金则要用冷室压铸机压铸，见表1。

　　这里再介绍一种新的含铜锌合金ACuZn5，也是热室机压铸合金，其化学成分和力学性能如表2所示。

　　锌合金是易晶问腐蚀的合金，利用锌的高纯度可延缓腐蚀，锌合金必须用99.99%的高纯锌进行配制。镁也可延缓锌合金的晶间腐蚀，但镁超量又会引起合金液的流动性下降。图3中，在共晶点时，少量的Mg会大大降低合金液的流动性，此数据选在液相线上45℃处，并有90mm汞柱真空。

　　利用锌的高纯度可延缓腐蚀，锌合金必须用99.99%的高纯锌进行配制。镁也可延缓锌合金的晶间腐蚀，但镁超量又会引起合金液的流动性下降。图3中，在共晶点时，少量的Mg会大大降低合金液的流动性，此数据选在液相线上45℃处，并有90mm汞柱真空。

　　2.2 镁合金

　　镁合金有部分可用于热室压铸机，主要是镁合金液工作温度的问题，有的镁合金液工作温度高会损坏热室压铸机的浇壶等零件。目前常用于热室压铸机压铸的有MgAlZn系列和MgA1Mn系列的AM60、AM50。镁合金工作温度一般不超过650℃，和锌合金一样，也是通过采用高纯镁提高其耐蚀性。纯镁有HP级和CP两类，HP级含镁为99.99%，CP级为99.98%，没有这两级的镁是配制不成高纯镁合金的。我国目前除三家用电解法生产原镁外，其余均用皮江法生产。

　　镁合金熔炼过程的环保问题值得重视。目前，在部分厂商在熔炼中使用含SF6 的混合气体作保护气体，但还有不少使用熔剂保护，熔剂保护对环境与人危害很大。使用HFC-134a(C2H2F4)保护，其效果优于SF6，且减少了有效气体的成分的消耗，而HFC-134a的价格比SF6低，可大大减少保护气体的费用。

　　热室压铸机保温炉也要定期清理，去除底部的残渣，此时需要注意：带火焰的残渣必须尽快放入事先准备好的铺干砂的槽内，再通人纯SF6气体，然后加盖。必须注意安全操作，因镁具有与氧的亲和力强，且燃点低于熔点的特性。这些特性使得镁在熔化保温以及当铸件冷却还处于这一临界温度时，需要进行惰性气体保护或特殊保护。熔融的镁也会与水(分解氢)或氧化物进行激烈反应，形成爆炸，所以炉坑必须保持干燥，熔化坩埚必须按时清除结垢。同时，浇壶一般在10万～20万次压射后维修或更换。另外，由于镁合金热室压铸机的压室是不能更换的，改变冲头直径(压室)就得换浇壶，所以浇壶与机器接触部分(如浇壶两侧)，需涂上带金属粉末的涂料，以便拆卸，不会咬死。

　　3. 模具

　　3.1 压铸机-模具-合金系统

　　压铸机-模具-合金系统，是以压铸件为本，工艺贯穿其中，赋予系统活力与效率，而模具则是工艺进入系统的平台。压铸机、模具与合金三者关系形象地表示如图4所示。

　　压铸机一模具一合金系统主要表现为：

　　(1)内浇道的位置影响充填金属熔体的流动方向及状态和充填型腔的质量，对模具结构和工艺产生决定性影响，这是关键所在。考虑到铸件结构的多样性，要选择内浇道的正确位置是不容易的。但也有一些基本要求。普遍认为，设置内浇道位置，要使充型时金属射流，尽可能地以自由射流在型腔中流过较长的距离，要快速将主要(主干)型腔充满，然后再充满整

　　个型腔。

　　(2)选定最佳充型时间，这是非常重要的一步，影响到充型时的金属熔体的体积流量(p)，也就是充型功率，并据此计算内浇道尺寸。

　　(3)选择排气、溢流的位置和尺寸，除正常的排气、排污和温度平衡外，还可减少冲击压力，避免金属飞溅和产生毛刺。

　　(4)加热与冷却。既要保持模具温度平衡，还要保持模具应有的工作温度。这一点热室机压铸有其特点，因为热室机压铸零件均为薄壁件，热容量小，模具必须设加热通道;另一方面，浇口套必须进行冷却，喷嘴体必须加热。

　　(5)利用PQ2图的机器特性线(ML)和模具阻力线(DL)调整各个参数，使工艺灵活性达到最佳。

　　3.2 浇道结构

　　下面简单介绍一下通道式直浇道，其结构如图5所示。图5中，在分流锥上开出了1个或数个金属液通道，形成通道式直浇道，在合模状态分流锥和直浇道之间留有0.5～1mm的间隙。但实际生产中，常见到的是，大家对此并不关心，该间隙往往偏大。此间隙大了，既增加了浇道的重量，浪费金属，同时还消耗了压射功率。

　　通道式直浇道(图5)设计中，应注意：

　　B处的截面积>内浇道截面积的1.4倍

　　D处的截面积≤B处的截面积

　　E处的截面积<D处的截面积< p>

　　C=Bl+1(mm)

　　4. 结束语

　　本文系根据日常在解答咨询时所记，缺乏系统性，但毕竟是常出现的问题，也是大家所关心的。这次稍加整理，仅供参考。