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压铸生产中铝合金及辅材管理

一、主材的管理

　　1. 铝合金锭的入厂控制
　　由于对铝合金有含气量和硬质点的要求，铝锭生产厂做好精炼、除气、除渣工作，防止铝锭中含气量高、杂质多等缺陷遗传到压铸铝液中。铝合金锭入厂后是对外观的检测，要求铝锭表面光滑、无粗糙感，不得有油污、霉斑、氧化皮，铝合金锭断口组织细腻致密等，不得有严重偏析、缩孔、熔渣及夹杂物，如图1所示。对每批次、每炉号进行成分抽验，确保使用的合金成分是合格的。在生产有特殊要求的产品时，还需增加其他检测项目。例如，生产有力学性能要求的产品时，在铝合金锭交付生产的同时，要求每炉都提交拉力试棒；在生产有气密性要求的产品时，要对铝合金锭增加针孔度的检测。
　　实际生产用铝合金的种类往往不限于一种牌号，而每种牌号的铝合金对其中的化学成分要求又相差较大，一种牌号的合金中的主要元素，在另一种牌号的合金中可能就会被认为是杂质。对于多种牌号共存的这一状态，有必要对每种牌号的合金进行明显的可视化区分，谨防使用过程的中混料情况的发生。一般措施是不同牌号、不同厂家的铝合金外观涂的颜色进行明确统一的规定，不同材料到厂后进行分区存放。
　　2. 铝合金熔化过程控制
　　生产实践表明，提高合金熔液质量是提高压铸件质量的关键因素，因此应严格原材料管理，做到不合格的原材料不进车间、不投产使用。严格按合金熔化工艺要求的标准进行操作，并加强各种原材料(新料、回炉料、辅料)的管理工作。
　　铝合金熔化工艺要对熔化温度、熔炼时间、回炉料的投放比例等有明确的规定，特别是回炉料应严格分类管理，不能混杂。回炉料应清洁，不得带有油污、锈蚀、泥沙、水分及镶件等。对回炉料中有油污的可由铝锭制造厂进行重熔处理，不能直接投放到熔化炉中使用；对于那些散碎的铝块要过筛处理，清除里面的尘土、砂石等杂物后才能使用；凡使用回炉料的铝液，需要的精炼剂、除渣剂的比例要比仅使用铝合金锭熔化时加大。在相对湿度较大的天气生产时，回炉料比例应不超过30%，干燥的天气回炉料可适当增加，但不宜超过40%。
　　对熔炼后的铝液要适时进行除渣、除气工作，并按要求记录相应的参数。在集中熔化过程中应对每锅铝液进行化学成分检测，确保产品在熔化过程中化学成分合格。另外，还应避免长时间熔炼，否则会使铝合金液体中氢含量增加，影响压铸产品的强度、气密性等性能，一般从熔化到压铸不超过4h。
　　二、辅材的管理
　　1. 脱模剂的控制
　　脱模剂的使用能使液态金属充填流畅，有利于成形，防止粘模，使铸件获得光亮、光滑、平整的表面质量，且对生产节奏、铸件表面与内部质量有很大影响。同时能保护模具，避免高温液态金属对模具表面的冲刷，减低模具的导热率和模温，延长模具寿命。开模时，有利于铸件顺利脱出，对减少对冲头、顶杆、活动部位的摩擦和磨损也有重要的作用。脱模剂的控制除包含脱模剂本身的选型、配比外，还包括操作人员对脱模剂的喷涂及吹干的使用方式的管理，一般对脱模剂的选型有以下要求。
　　（1）高温时具有良好的润滑性，挥发点低，在100～150℃时脱模剂中的水分能很快挥发。
　　（2）对压铸型及压铸件没有腐蚀作用，性能稳定，在空气中脱模剂不应挥发过快而变稠。
　　（3）高温时不会析出有害气体，不会在压铸型腔表面产生积垢。
　　目前，脱模剂的喷涂主要是手动作业，合理的喷涂操作是铸件质量、压铸模具寿命、生产效率的一个重要因素。脱模剂的喷涂时间, 也是随着脱模剂的不同品种的脱模性能、稀释比例、不同压铸件形状、不同模具温度等的变化而变化。脱模剂从喷枪喷出到模具表面凝聚成保护膜，需要一段相当长的时间，当这一过程未完成前就进行浇铸操作，往往是造成铸件疏松缺陷的根源。根据压铸工艺的规定，针对一个不同品种的脱模剂、不同稀释比例，应采取一个合理喷涂时间范围。压铸工人要理解工艺参数上下限代表的意思及调整影响趋势，根据生产出的压铸件表面状况，进行适当的调整。
　　在使用水基脱模剂时要严格控制脱模剂的配比。如果脱模剂与水的配比过浓，在模具表面形成一层较厚的薄膜，缓慢地在模具表面形成脱模剂堆积，脱模剂中的水分不能完全排出而产生气体，使压铸件内部致密性变差。如果脱模剂与水的配比过稀，则达不到效果，压铸件会产生拉伤、粘模现象。
　　因此，在压铸车间的质量控制当中，脱模剂的管理对压铸件的质量影响是较大的，有必要加强此方面的管理，如专人负责脱模剂的配比，明确规定各类不同的压铸产品生产过程中脱模剂和水的配比，定人定量按脱模剂配制工艺进行配制。操作工在喷涂时，对喷涂的动作进行严的培训，按照要求规范动作进行，不允许多喷、少喷、漏喷。
　　2. 冲头油的管理
　　目前，大部分采用油基冲头润滑油或颗粒润滑，不管什么形式的冲头润滑，在铝液进入料筒后，都需在短时间内充分燃烧掉，残留物要分布在合金液的上层，这样冲头油对产品的影响就不会太大。否则，燃烧产生的气体和燃烧后的残留物就会进入产品内部，其结果就可想而知。
验证冲头油的简单方法就是观察出模件上料柄的颜色，一般料柄厚度为冲头直径的1/3～1/4，冲头油烧变黑的长度不要超过料柄厚度的3/5；同时，料柄的端部不应有很明显的发黑（即石墨粉残留物过多）。否则产品加工后，必然会导致气孔等缺陷增多。
　　在生产过程中，还应时刻关注冲头润滑装置的工作状况，如果润滑剂喷得太多或太少, 则对压室和冲头的寿命以及压铸件的质量都会产生负面影响。在调节润滑剂使用量时，既要考虑冲头的润滑性，也要考虑模具的脱模性。特别是采用颗粒润滑时，不管蜡丸在压铸模中如何使用, 都会存在有机物的挥发问题, 大量的挥发有机物如果不能很好地排出，对压铸件气孔的产生将产生很大的影响。
　　3. 冲头的管理
　　冲头与压室构成一个相互依存的系统。一般情况下压室的寿命可达到2～3年，而一个冲头的寿命短则一个班次，长的可达到万次以上。这其中的寿命差异会造成产品质量的波动，以及生产成本的显著变化。因此，做好冲头的管理工作，不但能稳定压铸件的质量，还可大幅降低压铸生产成本。
　　（1）冲头尺寸的设计 正常情况下，冲头与压室间需要有一定的配合间隙。实践表明，理想的间隙为0.1 mm左右。压射时，如果间隙过大时，铝合金液就可能进入间隙，并出现铝液窜漏和烟雾，加剧冲头的磨损，使冲头寿命减少；如果间隙过小，则冲头运动过程中出现卡滞，冲头速度达不到工艺预定的速度，模具填充时间延长，压铸件质量问题增多。因此，冲头的加工制造严格按图样执行，才能终控制好临界间隙，延长冲头寿命，产品质量。
　　（2）冲头的冷却 由于压铸工艺决定了冲头的温度是在不断的变化之中，随温度的变化，冲头与压室的间隙也在发生着变化。这些变化影响的不仅是冲头的使用寿命，还影响到压铸过程中压射工艺的稳定性。要保持理想的间隙，有必要对冲头进行冷却。设计时考虑通过压射杆水芯对冲头进行充分的冷却，大限度带走冲头的热量，就能保持冲头与压室间理想间隙的稳定。这些措施有利于确保每模压射工艺的稳定，压铸件产品质量的稳定性。实践表明，具有良好的冲头冷却的压射系统，在压射工艺稳定的同时，也大大延长了冲头的使用寿命。但是，做好冲头冷却水路的密封工作，谨防冲头与压射杆之间因密封不良造成的冷却水渗漏，如果对冷却水的渗漏未引起足够的重视，将严重影响到产品的气密性。
　　4. 坩埚的管理
　　坩埚的使用对铝合金的压铸来说至关重要，特别是铸铁坩埚的使用，如果不能严格按坩埚使用规范来进行操作，可能会导致后续生产过程中的铝合金成分中的Fe含量超标。根据我们的使用经验，如果能严格按新锅使用要求对铸铁坩埚进行坩埚涂料的刷涂，且在使用过程中每3天刷一次，基本上在整个压铸生产过程中Fe含量的增加不会超过0.2%（这是本公司历年来的统计数据，不同的公司之间可能会存在一定的差异）。在控制好铝合金锭的进货检验的前提下，完够生产的压铸件合金成分符合标准要求。对石墨坩埚的使用虽然不存在增铁的担忧，但也应引起重视，石墨坩埚的使用的烘干工艺严格执行，这些操作影响到以后石墨坩埚的使用寿命，未经过很好预热的石墨坩埚的寿命会受到很大的影响，每只石墨坩埚的价格不菲，都将影响到压铸的生产成本。一般石墨坩埚的预热曲线如图2所示。
　　结语
　　在质量管理的五大要素中，上面主要论述了“料”和“人”的问题, 在管好原材料和辅料的同时，还要做好人员培训、管理工作，需进一步提高压铸工的技术水平, 才能有效解决压铸生产中存在质量问题，把全面质量管理的思路用于压铸车间的质量控制中去，用系统的压铸生产理论知识指导生产, 必能使压铸车间的质量控制能力提升到新的高度。