原标题：基于齿形溢流槽的铝合金压铸件成形试验分析

压铸充型结束时,模具型腔内剩余的气体含量直接影响最终成形的铸件品质。气体含量越大，越易造成气孔、缩孔、缩松等缺陷，导致铸件致密度低，力学性能差。当金属液快速充填型腔时，为避免型腔中的气体阻碍金属液顺畅充填而导致压铸缺陷，必须将型腔中的气体及时排出。在压铸件的实际生产中，在铸件易产生缺陷位置附近开设溢流槽可防止气孔、缩孔缺陷的产生。

一般压铸件在充填时，气体可以从模具分型面处开设的排气道排出。但当模具分型面的密合程度较好，分型面处开设的排气道空间有限时，型腔中的气体不能及时排出，此时必须设置溢流槽。溢流槽能排除型腔中的气体，储存混有气体、涂料、残渣和冷污金属液的冷料。因此采用合理的溢流槽能迅速引出型腔内的气体，增强排气效果，有效控制和调节金属液充填流态，防止金属液局部产生涡流，消除缩孔、缩松、涡流裹气和冷隔。同时可以调节模具各部位的温度，改善模具热平衡状态，减少铸件流痕、冷隔和填充不良等缺陷。

对于带有薄而深筋片的铸件（如气冷发动机的汽缸头、风栅、鼓风机叶轮等）和薄壁壳形且深度大的零件时，尽管生产中也采取了开设溢流槽等措施，但由于受到模具空间的限制，还是会产生大量的气孔和浇不足等缺陷。这通常是由于高速的金属液流入深窄模具型腔时，快速的冲击型腔而形成涡流。高速的金属液将气体卷入后,在凝固时将这些来不及排走的气体包裹在其中，即使这些位置采用局部加压、开大溢流槽等方法，仍然不能将其中卷入的气体有效排出。为了减少铸件在填充过程的各种缺陷，采用在原有模具上直接安装齿形溢流槽结构，在不改变原有模具结构的基础上，发现能有效改善充型时型腔内气体压力和金属液充型能力，并有效排出低温金属液和浮渣，减少或消除各种压铸缺陷。通过多组试验统计对比分析，得出的优化工艺参数能有效减少压铸缺陷。

图文结果

试验用材料为ADC12铝合金，模具模芯材料为H13钢，模具温度为240℃，铝液初始浇注温度为670℃，模具型腔部分采用油路来控制平衡温度，控制油路进口温度为200℃，出口温度为220℃，其他部分采用冷却水冷却，进口和出口温度分别为40℃和60℃。慢压射速度为0.22m/s，快压射速度为2.1m/s，慢压射区间为272mm，快压射区间为74mm，产品包括浇口和溢流槽的总质量为0.787kg，压铸机合模力为3500kN，压室直径为φ60mm，压室填充率为29.3%，料柄长度为16.3mm，增压区间长度为10mm。

图1 产品试制初期溢流槽3D设计模型

表1 压铸件试验参数及缺陷统计

图2 原始溢流槽和齿形溢流槽模型

表2 产品试验参数及缺陷统计

图3 采用原始溢流槽和齿形溢流槽的试验效果

研究结论

（1）对薄壁壳形铸件,采用传统的溢流槽，有填充不良、气孔等各种缺陷，这些压铸缺陷是由于模具型腔排气不畅造成的。

（2）齿形溢流槽截面积大，能有效改善模具型腔的排气，减少压铸填充时的充型压力，改善金属液充型能力，有效排出先行充填型腔的低温金属液和浮渣。采用齿形溢流槽代替传统的直通型溢流槽后，试样的废品率从之前的11.0%降低到1.5%。在不修改模具基本结构的前提下，通过采用齿形溢流槽，提高了产品合格率。

（3）采用齿形溢流排气装置节约了模具成本和生产成本，可以很方便地进行更换和再利用。

作者

戴伟 刘佳
华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室
程呈
武汉理工大学材料科学与工程学院
本文来自：《特种铸造及有色合金》杂志，《压铸周刊》战略合作伙伴