ADC12如何設(shè)計(jì)鋁合金壓鑄模具

對(duì)鋁合金壓鑄力學(xué)性能和填充性能影響較大的主要元素有：

(1)硅元素的含量很高，一般在7%～18%之間。高溫時(shí)，形成的共晶體，能改善合金高溫時(shí)的造型性。高的結(jié)晶潛熱對(duì)應(yīng)著高的流動(dòng)性，在所有能和鋁熔化成合金的元素中，硅具有最高的潛熱值，鈹是具有比硅潛熱更高的唯一合金元素，但鈹?shù)氖褂昧亢苄。灾滤鼘?duì)合金系的潛熱影響不明顯。

(2)銅元素的含量也很高，各種不同牌號(hào)的鋁硅銅合金的銅含量基本上都在1.5%～5.0%的范圍內(nèi)。在合金內(nèi)以共晶體(α＋CuAl2)的形式存在，可以提高合金液的流動(dòng)性。

(3)不同牌號(hào)的鋁硅銅合金多少都含有鋅，有的甚至高達(dá)3%。由于銅的含量較高，因此允許適當(dāng)提高鋅的含量。鋅本身的流動(dòng)性也特別好。

(4)鋁合金壓鑄過(guò)程中，為了減少合金液對(duì)鋁合金壓鑄模具的粘附，可允許存在一定量的鐵元素，為減少鐵的有害影響，可加入少量的錳元素與鐵中和，將合金中鐵的晶體形狀從片狀或針狀變成細(xì)密的晶體形狀。

正因?yàn)殇X硅銅合金含有以上多種可改善合金填充性和力學(xué)性能的元素，理論上其填充性和抗拉強(qiáng)度就應(yīng)該很好，實(shí)踐也證明了其具有優(yōu)良的填充性和高的強(qiáng)度，所以才被廣泛用于鋁合金壓鑄生產(chǎn)。

針對(duì)鋁硅銅合金所具有的更好填充性，在鋁合金壓鑄模具設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)其成形零件(所謂鋁合金壓鑄模具成形零件是指鋁合金壓鑄模具在工作中與高溫合金液發(fā)生接觸的部分，除了成形鑄件的型腔和型芯外，它還包括澆排系統(tǒng)、頂出元件和抽芯元件等，按開(kāi)合模時(shí)是否活動(dòng)，又可分為活動(dòng)成形零件和固定成形零件)配合間隙的選用，就不能盲日照搬舊的經(jīng)驗(yàn)。傳統(tǒng)上的推薦值對(duì)鋁合金壓鑄基本適用，但鋁合金ADC12的填充性非常好，0.7mm的薄壁件都能壓鑄出來(lái)，壓鑄模具成形零件配合間隙就一定得嚴(yán)格控制。這是因?yàn)閴鸿T模具成形零件配合間隙，對(duì)壓鑄模具使用壽命和鋁合金壓鑄件質(zhì)量的影響都很大。在工作時(shí)，若讓高溫合金液竄入這些配合間隙，將會(huì)造成鋁合金壓鑄件脫模、頂出困難，而且沒(méi)被清除干凈的飛邊和毛刺，殘留在壓鑄模具間隙中，阻礙了壓鑄模具的彈性回復(fù)，更是增加了合金液竄入間隙的可能。這些飛邊時(shí)而殘留，時(shí)而被鋁合金壓鑄件帶出，如此惡性循環(huán)，最終導(dǎo)致壓鑄模具的局部變形、癟塌，無(wú)法進(jìn)行正常生產(chǎn)而不得不報(bào)廢壓鑄模具；而且壓鑄模具成形零件的配合間隙相對(duì)過(guò)大，飛邊和毛刺就多，既影響鋁合金壓鑄件外觀質(zhì)量，又增加后序加工工序的工作量。基于減少高溫合金液竄入壓鑄模具成形零件配合間隙的可能性，減輕后序加工工序去除飛邊、毛刺的工作量，和延長(zhǎng)壓鑄模具使用壽命的考慮，筆者推薦：無(wú)論壓鑄模具成形零件公稱尺寸是否比較大，也無(wú)論它是否屬于活動(dòng)成形零件，它們的單邊配合間隙值都應(yīng)控制在0.06mm(此數(shù)值已考慮過(guò)壓鑄模具處在600℃的合金高溫下，壓鑄模具的熱膨脹值對(duì)配合間隙的影響)的范圍內(nèi)，只有這樣，合金液才不易竄入這些間隙中。

在生產(chǎn)實(shí)踐中，開(kāi)合模時(shí)可能會(huì)發(fā)生頂桿頂出困難和抽芯困難的情況，這是由于成形零件形狀誤差大，頂出、抽芯著力點(diǎn)不平衡造成的。形狀誤差太大，或頂出、抽芯著力點(diǎn)不平衡，均會(huì)造成成形零件向一邊歪斜，這樣一邊間隙減少，而另一邊的間隙擴(kuò)大，使得合金液竄入的機(jī)會(huì)增大。合金液一旦竄入間隙，成形零件受到擠壓，活動(dòng)成形零件被卡死，開(kāi)合模自然就不靈活，這種現(xiàn)象人們往往誤認(rèn)為是配合間隙太小的緣故。

如何控制、穩(wěn)定合理的壓鑄模具配合間隙

(1)對(duì)壓鑄模具設(shè)計(jì)師而言，由于壓鑄模具一般是單件生產(chǎn)，對(duì)互換性的要求不高，因此應(yīng)從鋁合金的工藝特性出發(fā)，以保證成形零件合理的配合間隙為前提，并兼顧制造加工的合理性和經(jīng)濟(jì)性，按基孔制原則，通過(guò)軸類零件的制造公差來(lái)保證其配合間隙。

(2)因?yàn)樵阡X合金壓鑄生產(chǎn)過(guò)程中，壓鑄模具不但處于高溫下，而且溫度變化大。盡管壓鑄模具材料(H13、3Cr2W8V)的線膨脹值不大，但也不應(yīng)完全忽視。所以應(yīng)采用壓鑄模具溫控裝置來(lái)穩(wěn)定壓鑄模具成形零件的配合間隙，同時(shí)還可以減緩因溫度變化頻繁而造成的龜裂和提高生產(chǎn)率。

(3)為了延長(zhǎng)壓鑄模具使用壽命，消除內(nèi)應(yīng)力、穩(wěn)定成形零件的尺寸，建議采取中間退火，其中間退火工藝如下：

新模壓射到一定次數(shù)，即1000～3000次后，進(jìn)行退火；

又壓射了5000次后，再進(jìn)行退火；

又壓射了10000次后，再一次退火；

當(dāng)壓射了50000次后，壓鑄模具較穩(wěn)定。

中間退火工藝：540℃，5h，隨爐冷卻。

鋁硅銅合金是當(dāng)今公認(rèn)的一種高強(qiáng)度鋁合金壓鑄原料，國(guó)外已廣泛應(yīng)用于外殼、家用電器、馬達(dá)殼、汽車、摩托車零件。我國(guó)應(yīng)用起步較晚，還有許多特性等待研究和開(kāi)發(fā)。