原標(biāo)題：重慶大學(xué)&重慶建設(shè)雅馬哈：鋁合金壓鑄件澆口夾渣的分析及改善

某企業(yè)生產(chǎn)的一款125摩托車發(fā)動機(jī)鋁合金箱體，其加工后質(zhì)量為1.84kg，采用DC800T冷室壓鑄機(jī)鑄造，內(nèi)澆口開設(shè)在非加工面上，敲掉料餅后澆口處出現(xiàn)夾渣缺陷，因此處為外觀面并且是曲軸箱的機(jī)油儲存部位，基本無法修復(fù)而報(bào)廢。2013年因夾渣報(bào)廢的廢品率為1.91%，經(jīng)過一系列的研究，成功地將廢品率降低到0.1%，并在其他部件中推廣應(yīng)用，取得了良好的效果。該產(chǎn)品采用YDC11壓鑄鋁合金，其化學(xué)成分見表1。本課題主要從鋁合金壓鑄件澆口夾渣的發(fā)生機(jī)理和實(shí)際鑄造條件等方面出發(fā)，分析產(chǎn)生澆口夾渣的原因和改善措施，以期為鋁合金箱體壓鑄件生產(chǎn)提供參考。

摩托車發(fā)動機(jī)鋁合金曲軸箱體在壓鑄毛坯時(shí)常會出現(xiàn)澆口夾渣現(xiàn)象，而澆口夾渣又多為類似縮孔、油污和冷硬層3種形式。引起夾渣的原因主要是模具溫度過高、沖頭油過量和Al液含渣量高等。解決縮孔類夾渣，主要從降低模具溫度入手；油污類夾渣，可采取調(diào)整沖頭潤滑油用量、加注位置及供給方式；應(yīng)對冷硬層夾渣，主要靠調(diào)整壓射延時(shí)和調(diào)整湯勺退回待機(jī)時(shí)間、過濾湯勺式樣的導(dǎo)入、規(guī)范Al液除渣除氣作業(yè)要求等措施。

圖文結(jié)果

表1 YDC11鋁合金的化學(xué)成分（%）

通過對廢鋁合金箱體分析，澆口夾渣主要有3種形態(tài)：縮孔類、油污類和冷硬層。其中以油污類的夾渣數(shù)量居多，占夾渣總數(shù)的60%以上；冷硬層占夾渣總數(shù)的35%左右；而縮孔類占夾渣總數(shù)的5%。

當(dāng)敲掉鋁合金箱體澆道料餅后，澆口處出現(xiàn)呈不規(guī)則形狀、內(nèi)部比較干凈、表面粗糙的類似縮孔狀的孔洞，見圖1?？s孔類夾渣的鑄件澆口表面凹陷，打磨涂裝后外觀仍不光潔。產(chǎn)生原因是內(nèi)澆口溫度比較高(實(shí)測最高模溫為380℃)，是最后凝固的部位，造成該處Al液來不及補(bǔ)縮，產(chǎn)生縮孔缺陷。

圖1 類似縮孔的澆口夾渣

每一鑄造循環(huán)需向沖頭加注潤滑油，沖頭油在Al液澆注后沒有完全燃燒，被包裹在Al液中形成雜質(zhì)一起填充到型腔。由于包裹有沖頭油的Al液溫度較低，會較早凝固，流動速度慢，因而在填充末了時(shí)停留在產(chǎn)品末端。加之內(nèi)澆口截面積小，流動阻力大，這部分包裹有沖頭油且提前凝固了的Al液雜質(zhì)更不容易通過，停滯于內(nèi)澆口附近。敲掉料餅后，在內(nèi)澆口處呈現(xiàn)黑色孔洞，其內(nèi)壁粗糙，表面有明顯油污，見圖2。檢查澆口和料餅夾渣情況，同樣發(fā)現(xiàn)此類雜質(zhì)。

圖2 油污類的澆口夾渣

冷硬層是指被注入到料筒內(nèi)的Al液與料筒低溫表面接觸急速冷凝所形成的殼體(光譜儀檢查冷硬層化學(xué)成分未發(fā)現(xiàn)異常，均在標(biāo)準(zhǔn)允許范圍內(nèi))，在高速填充時(shí)隨Al液一起被填充到型腔，見圖3。固態(tài)的冷硬層密度(2.7g/cm2)比液態(tài)(2.45g/cm2)的Al液大，在沖頭低速運(yùn)行階段，冷硬層慢慢聚集在Al液的末端。沖頭高速運(yùn)行時(shí)，部分冷硬層將被卷入型腔，形成缺陷。最終殘留在內(nèi)澆口的冷硬層形態(tài)見圖4。冷硬層多為薄片狀，表面有光澤且較硬，與周圍母材多存在間隙，不僅影響外觀，也降低零件的強(qiáng)度。

圖3 冷硬層形成位置示意圖

圖4 冷硬層夾渣

圖5 現(xiàn)有的供油方式

圖6 改沖頭油底部加注為頂部加注

圖7 新舊湯勺

結(jié)論

針對壓鑄摩托車曲軸箱體澆口夾渣，從弄清產(chǎn)生夾渣的機(jī)理出發(fā)，總結(jié)現(xiàn)有生產(chǎn)條件的不足及與夾渣的關(guān)聯(lián)性，從而制定相應(yīng)的改善措施，保證合適的模具溫度，糾正錯(cuò)誤的沖頭潤滑油供給方式，實(shí)現(xiàn)鋁合金熔煉的標(biāo)準(zhǔn)化，并驗(yàn)證效果，使曲軸箱澆口夾渣問題得到有效控制。

本文作者：
楊誠 楊興國
重慶大學(xué)汽車工程學(xué)院
唐和雍 楊正平重慶建設(shè)·雅馬哈摩托車有限公司

本文來自：《特種鑄造及有色合金》雜志，《壓鑄周刊》戰(zhàn)略合作伙伴