原标题：重庆大学&重庆建设雅马哈：铝合金压铸件浇口夹渣的分析及改善

某企业生产的一款125摩托车发动机铝合金箱体，其加工后质量为1.84kg，采用DC800T冷室压铸机铸造，内浇口开设在非加工面上，敲掉料饼后浇口处出现夹渣缺陷，因此处为外观面并且是曲轴箱的机油储存部位，基本无法修复而报废。2013年因夹渣报废的废品率为1.91%，经过一系列的研究，成功地将废品率降低到0.1%，并在其他部件中推广应用，取得了良好的效果。该产品采用YDC11压铸铝合金，其化学成分见表1。本课题主要从铝合金压铸件浇口夹渣的发生机理和实际铸造条件等方面出发，分析产生浇口夹渣的原因和改善措施，以期为铝合金箱体压铸件生产提供参考。

摩托车发动机铝合金曲轴箱体在压铸毛坯时常会出现浇口夹渣现象，而浇口夹渣又多为类似缩孔、油污和冷硬层3种形式。引起夹渣的原因主要是模具温度过高、冲头油过量和Al液含渣量高等。解决缩孔类夹渣，主要从降低模具温度入手；油污类夹渣，可采取调整冲头润滑油用量、加注位置及供给方式；应对冷硬层夹渣，主要靠调整压射延时和调整汤勺退回待机时间、过滤汤勺式样的导入、规范Al液除渣除气作业要求等措施。

图文结果

表1 YDC11铝合金的化学成分（%）

通过对废铝合金箱体分析，浇口夹渣主要有3种形态：缩孔类、油污类和冷硬层。其中以油污类的夹渣数量居多，占夹渣总数的60%以上；冷硬层占夹渣总数的35%左右；而缩孔类占夹渣总数的5%。

当敲掉铝合金箱体浇道料饼后，浇口处出现呈不规则形状、内部比较干净、表面粗糙的类似缩孔状的孔洞，见图1。缩孔类夹渣的铸件浇口表面凹陷，打磨涂装后外观仍不光洁。产生原因是内浇口温度比较高(实测最高模温为380℃)，是最后凝固的部位，造成该处Al液来不及补缩，产生缩孔缺陷。

图1 类似缩孔的浇口夹渣

每一铸造循环需向冲头加注润滑油，冲头油在Al液浇注后没有完全燃烧，被包裹在Al液中形成杂质一起填充到型腔。由于包裹有冲头油的Al液温度较低，会较早凝固，流动速度慢，因而在填充末了时停留在产品末端。加之内浇口截面积小，流动阻力大，这部分包裹有冲头油且提前凝固了的Al液杂质更不容易通过，停滞于内浇口附近。敲掉料饼后，在内浇口处呈现黑色孔洞，其内壁粗糙，表面有明显油污，见图2。检查浇口和料饼夹渣情况，同样发现此类杂质。

图2 油污类的浇口夹渣

冷硬层是指被注入到料筒内的Al液与料筒低温表面接触急速冷凝所形成的壳体(光谱仪检查冷硬层化学成分未发现异常，均在标准允许范围内)，在高速填充时随Al液一起被填充到型腔，见图3。固态的冷硬层密度(2.7g/cm2)比液态(2.45g/cm2)的Al液大，在冲头低速运行阶段，冷硬层慢慢聚集在Al液的末端。冲头高速运行时，部分冷硬层将被卷入型腔，形成缺陷。最终残留在内浇口的冷硬层形态见图4。冷硬层多为薄片状，表面有光泽且较硬，与周围母材多存在间隙，不仅影响外观，也降低零件的强度。

图3 冷硬层形成位置示意图

图4 冷硬层夹渣

图5 现有的供油方式

图6 改冲头油底部加注为顶部加注

图7 新旧汤勺

结论

针对压铸摩托车曲轴箱体浇口夹渣，从弄清产生夹渣的机理出发，总结现有生产条件的不足及与夹渣的关联性，从而制定相应的改善措施，保证合适的模具温度，纠正错误的冲头润滑油供给方式，实现铝合金熔炼的标准化，并验证效果，使曲轴箱浇口夹渣问题得到有效控制。

本文作者：
杨诚 杨兴国
重庆大学汽车工程学院
唐和雍 杨正平重庆建设·雅马哈摩托车有限公司

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