一、概述
高压压铸技术广泛应用于轻合金复杂零件的生产,合金类型有铝合金、镁合金和锌合金等,近年汽车工业的迅速发展,由于压铸件可以实现较高的生产效率和尺寸精度,带动汽车压铸件生产规模的不断扩大,其他压铸产品需求领域包括摩托车、电动工具、 IT铸件和各类家用电器等等。
日渐增加的能源成本和国家不断严格的环保要求,使汽车工业正在寻找一种新颖的解决方案,减轻车辆的重量是节约燃料消耗和减少排放的一个重要方法,所以人们积极的尝试使用铝镁铸件来替代原来的钢铁部件,得益于合金成分的不断改进和压铸技术的发展,现在逐步实现了更大更复杂压铸零件的生产,比如发动机缸体、变速箱壳体以及结构件等,与此同时,大吨位的压铸机不断投产,越来越大的浇注重量也成为了趋势。
汽车大型压铸件的复杂性给压铸模具冷却系统设计带来更高的要求,各个压铸工厂都在寻求更快的压铸节拍,使得压铸生产时模具表面的温度会相应的升高,这种情况将会引起压铸生产过程中模具高温区域粘模现象产生,对脱模剂在高温区域的有效附着量也提出了更高的要求。由于Leidenfrost现象,高温区域脱模剂附着一直是一个行业内的难题,通常需要更多的喷涂,更长的循环时间和总体成本。
Leidenfrost是指当脱模剂水雾喷射到一个温度高于水的沸点的热表面时,水雾是不会和金属表面接触的,而是悬浮在一层水蒸汽气垫上,这样就不可能润湿模具钢表面。喷上不同成分的脱模剂,评测不同模具温度状态下脱模剂润滑薄膜的形成,,实验及应用结果表明:新型智能聚合配方的脱模剂产品可以改善压铸件高温粘模现象.减少低温区域的模具积碳,减少停机修模时间和提高铸件品质。
二、Leidenfrost现象
奎克公司最新研发的智能聚合脱模剂,使脱模剂可以在较高的温度条件下润滑模
具表面,在模具高温区域形成更多的有效润滑膜,给压铸生产工厂在减少喷涂时间,改善高温粘模和提高生产节拍带来更多的可能。
三、润滑膜形成
脱模剂最重要的作用是脱模性能,良好的脱模性能需要脱模剂在模具表面形成一层均匀的薄膜。
脱模剂成分不是都可以附着在高温模具的表面,为了检验不同成分的脱模剂高温附着性能,我们测试时使用一个不锈钢盘,加热到一定温度后,将不同的脱模剂稀释后喷涂到不锈钢盘表面,检验和测量成膜的效果。
在实际运用中,由于产品结构、模具冷却等很多因素的影响,模具表面的温度会有很大的差距,当脱模剂喷涂在模具表面,薄膜可以在低温区域迅速的形成,而在高温区域不一定能有效成膜。
在试验中,我们在特定的温度进行测试,然后比较在不同的模具常见温度点的测试结果。
四、热稳定性研究(TGA)----热重量分析法
上图表示在10℃--800℃温度场条件下脱模剂附着量的变化趋势,选取
与压铸实际工作温度相符的温度点做比较:
1 . 200℃-350℃是模具型腔表面的代表温度
2. 550℃-650℃是合金充填入模具型腔时合金凝固过程的代表温度
结果:
实验结果表明:
1. 奎克智能聚合脱模剂在200 ℃时降低了附着量,从而减少低温模具过度堆积产生的积碳问题,350℃高模温条件下脱模剂附着增加了25%,从而改善了高温模具的粘模问题。
2. 550℃-650℃合金液在充填和凝固过程中,润滑膜有效成膜是常规脱模剂的1.6-2.5倍,实验数据覆盖了模具型腔表面以及合金充填过程中不同温度点脱模剂附着量的变化。
这个实验结果在压铸工厂实际生产中进行了验证,结果是相符合的。
五、应用
案例一
一家日本的汽车零件压铸制造商正尝试通过脱模剂来改善他们的工作效率,奎克向其推荐Quaker Die Slick,并与另外两家被广泛使用的脱模剂产品一同进行试用比较,统计需停机打磨模具时的连续工作时间。
零件重量: 22.7kg合金牌号: A380
喷涂方式:机器人喷涂
结果:奎克产品比竞争产品C连续工作时间延长了106% ,
比竞争产品N连续工作时间延长了10%
案例二
一家汽车发动机配套工厂生产汽车发动机变速箱壳体壳体,在使用常规的产品的时候循环周期为 85秒,模具表面粘模明显且区域较大,我们检测了喷涂前后的模具温度,发现喷涂前模温在 361℃~410℃之间,喷涂后也有260℃-340℃(图6),同时发现常规的产品达不到有效润滑高温区域的效果,严重了影响铸件质量和生产效率。
使用奎克智能聚合脱模剂Quaker Die Slick,在铸件粘模、泄漏率和停机打磨模具三个方面有明显的改善,(图 7)显示了明显的粘模情况的改善。
产品名称:汽车发动机变速箱壳体合金牌号: 铝合金ADC12
合金温度:660℃-680℃ 脱模剂配比方式:自动混合压送
喷涂方法:往复式自动喷涂
动模温度场
定模温度场
注释:1 动模喷涂前361℃~410℃之间,喷涂后260℃-340℃,
2 定模喷涂前350℃-381℃,喷涂后253℃-315℃
3 动模和定模的温度场显示这是一个高模具温度的代表
原来的粘模问题粘模减少
六、综述
压铸工业面临越来越激烈的竞争态势,为了满足客户不断提升的质量、效率和改善综合成本的需求,更为了配合更严格的环保要求,新的脱模剂技术不断的研发出来,奎克公司也将继续研发新的技术在压铸行业推广,保持在脱模剂领域的核心地位。