壓鑄生產中鋁合金及輔材管理

一、主材的管理

　　1. 鋁合金錠的入廠控制
　　由于對鋁合金有含氣量和硬質點的要求，鋁錠生產廠必須做好精煉、除氣、除渣工作，防止鋁錠中含氣量高、雜質多等缺陷遺傳到壓鑄鋁液中。鋁合金錠入廠后首先是對外觀的檢測，要求鋁錠表面光滑、無粗糙感，不得有油污、霉斑、氧化皮，鋁合金錠斷口組織細膩致密等，不得有嚴重偏析、縮孔、熔渣及夾雜物，如圖1所示。對每批次、每爐號進行成分抽驗，確保使用的合金成分是合格的。在生產有特殊要求的產品時，還需增加其他檢測項目。例如，生產有力學性能要求的產品時，在鋁合金錠交付生產的同時，要求每爐都提交拉力試棒；在生產有氣密性要求的產品時，要對鋁合金錠增加針孔度的檢測。
　　實際生產用鋁合金的種類往往不限于一種牌號，而每種牌號的鋁合金對其中的化學成分要求又相差較大，一種牌號的合金中的主要元素，在另一種牌號的合金中可能就會被認為是雜質。對于多種牌號共存的這一狀態，有必要對每種牌號的合金進行明顯的可視化區分，謹防使用過程的中混料情況的發生。一般措施是不同牌號、不同廠家的鋁合金外觀涂的顏色進行明確統一的規定，不同材料到廠后進行分區存放。
　　2. 鋁合金熔化過程控制
　　生產實踐表明，提高合金熔液質量是提高壓鑄件質量的關鍵因素，因此應嚴格原材料管理，做到不合格的原材料不進車間、不投產使用。嚴格按合金熔化工藝要求的標準進行操作，并加強各種原材料(新料、回爐料、輔料)的管理工作。
　　鋁合金熔化工藝要對熔化溫度、熔煉時間、回爐料的投放比例等有明確的規定，特別是回爐料應嚴格分類管理，不能混雜?；貭t料應清潔，不得帶有油污、銹蝕、泥沙、水分及鑲件等。對回爐料中有油污的可由鋁錠制造廠進行重熔處理，不能直接投放到熔化爐中使用；對于那些散碎的鋁塊要過篩處理，清除里面的塵土、砂石等雜物后才能使用；凡使用回爐料的鋁液，需要的精煉劑、除渣劑的比例要比僅使用鋁合金錠熔化時加大。在相對濕度較大的天氣生產時，回爐料比例應不超過30%，干燥的天氣回爐料可適當增加，但不宜超過40%。
　　對熔煉后的鋁液要適時進行除渣、除氣工作，并按要求記錄相應的參數。在集中熔化過程中應對每鍋鋁液進行化學成分檢測，確保產品在熔化過程中化學成分合格。另外，還應避免長時間熔煉，否則會使鋁合金液體中氫含量增加，影響壓鑄產品的強度、氣密性等性能，一般從熔化到壓鑄不超過4h。
　　二、輔材的管理
　　1. 脫模劑的控制
　　脫模劑的使用能使液態金屬充填流暢，有利于成形，防止粘模，使鑄件獲得光亮、光滑、平整的表面質量，且對生產節奏、鑄件表面與內部質量有很大影響。同時能保護模具，避免高溫液態金屬對模具表面的沖刷，減低模具的導熱率和模溫，延長模具壽命。開模時，有利于鑄件順利脫出，對減少對沖頭、頂桿、活動部位的摩擦和磨損也有重要的作用。脫模劑的控制除包含脫模劑本身的選型、配比外，還包括操作人員對脫模劑的噴涂及吹干的使用方式的管理，一般對脫模劑的選型有以下要求。
　?。?）高溫時具有良好的潤滑性，揮發點低，在100～150℃時脫模劑中的水分能很快揮發。
　　（2）對壓鑄型及壓鑄件沒有腐蝕作用，性能穩定，在空氣中脫模劑不應揮發過快而變稠。
　?。?）高溫時不會析出有害氣體，不會在壓鑄型腔表面產生積垢。
　　目前，脫模劑的噴涂主要是手動作業，合理的噴涂操作是保證鑄件質量、壓鑄模具壽命、生產效率的一個重要因素。脫模劑的噴涂時間, 也是隨著脫模劑的不同品種的脫模性能、稀釋比例、不同壓鑄件形狀、不同模具溫度等的變化而變化。脫模劑從噴槍噴出到模具表面凝聚成保護膜，需要一段相當長的時間，當這一過程未完成前就進行澆鑄操作，往往是造成鑄件疏松缺陷的根源。根據壓鑄工藝的規定，針對一個不同品種的脫模劑、不同稀釋比例，應采取一個合理噴涂時間范圍。壓鑄工人要理解工藝參數上下限代表的意思及調整影響趨勢，根據生產出的壓鑄件表面狀況，進行適當的調整。
　　在使用水基脫模劑時要嚴格控制脫模劑的配比。如果脫模劑與水的配比過濃，在模具表面形成一層較厚的薄膜，緩慢地在模具表面形成脫模劑堆積，脫模劑中的水分不能完全排出而產生氣體，使壓鑄件內部致密性變差。如果脫模劑與水的配比過稀，則達不到效果，壓鑄件會產生拉傷、粘?，F象。
　　因此，在壓鑄車間的質量控制當中，脫模劑的管理對壓鑄件的質量影響是較大的，有必要加強此方面的管理，如指定專人負責脫模劑的配比，明確規定各類不同的壓鑄產品生產過程中脫模劑和水的配比，定人定量按脫模劑配制工藝進行配制。操作工在噴涂時，對噴涂的動作進行嚴的培訓，必須按照要求規范動作進行，不允許多噴、少噴、漏噴。
　　2. 沖頭油的管理
　　目前，大部分采用油基沖頭潤滑油或顆粒潤滑，不管什么形式的沖頭潤滑，在鋁液進入料筒后，都需在短時間內充分燃燒掉，殘留物要分布在合金液的上層，這樣沖頭油對產品的影響就不會太大。否則，燃燒產生的氣體和燃燒后的殘留物就會進入產品內部，其結果就可想而知。
驗證沖頭油的簡單方法就是觀察出模件上料柄的顏色，一般料柄厚度為沖頭直徑的1/3～1/4，沖頭油燒變黑的長度不要超過料柄厚度的3/5；同時，料柄的端部不應有很明顯的發黑（即石墨粉殘留物過多）。否則產品加工后，必然會導致氣孔等缺陷增多。
　　在生產過程中，還應時刻關注沖頭潤滑裝置的工作狀況，如果潤滑劑噴得太多或太少, 則對壓室和沖頭的壽命以及壓鑄件的質量都會產生負面影響。在調節潤滑劑使用量時，既要考慮沖頭的潤滑性，也要考慮模具的脫模性。特別是采用顆粒潤滑時，不管蠟丸在壓鑄模中如何使用, 都會存在有機物的揮發問題, 大量的揮發有機物如果不能很好地排出，對壓鑄件氣孔的產生將產生很大的影響。
　　3. 沖頭的管理
　　沖頭與壓室構成一個相互依存的系統。一般情況下壓室的壽命可達到2～3年，而一個沖頭的壽命短則一個班次，長的可達到萬次以上。這其中的壽命差異會造成產品質量的波動，以及生產成本的顯著變化。因此，做好沖頭的管理工作，不但能穩定壓鑄件的質量，還可大幅降低壓鑄生產成本。
　?。?）沖頭尺寸的設計 正常情況下，沖頭與壓室間需要有一定的配合間隙。實踐表明，理想的間隙為0.1 mm左右。壓射時，如果間隙過大時，鋁合金液就可能進入間隙，并出現鋁液竄漏和煙霧，加劇沖頭的磨損，使沖頭壽命減少；如果間隙過小，則沖頭運動過程中出現卡滯，沖頭速度達不到工藝預定的速度，模具填充時間延長，壓鑄件質量問題增多。因此，沖頭的加工制造必須嚴格按圖樣執行，才能最終控制好臨界間隙，延長沖頭壽命，保證產品質量。
　?。?）沖頭的冷卻 由于壓鑄工藝決定了沖頭的溫度是在不斷的變化之中，隨溫度的變化，沖頭與壓室的間隙也在發生著變化。這些變化影響的不僅是沖頭的使用壽命，還影響到壓鑄過程中壓射工藝的穩定性。要保持理想的間隙，有必要對沖頭進行冷卻。設計時考慮通過壓射桿水芯對沖頭進行充分的冷卻，最大限度帶走沖頭的熱量，就能保持沖頭與壓室間理想間隙的穩定。這些措施有利于確保每模壓射工藝的穩定，保證壓鑄件產品質量的穩定性。實踐表明，具有良好的沖頭冷卻的壓射系統，在保證壓射工藝穩定的同時，也大大延長了沖頭的使用壽命。但是，必須做好沖頭冷卻水路的密封工作，謹防沖頭與壓射桿之間因密封不良造成的冷卻水滲漏，如果對冷卻水的滲漏未引起足夠的重視，將嚴重影響到產品的氣密性。
　　4. 坩堝的管理
　　坩堝的使用對鋁合金的壓鑄來說至關重要，特別是鑄鐵坩堝的使用，如果不能嚴格按坩堝使用規范來進行操作，可能會導致后續生產過程中的鋁合金成分中的Fe含量超標。根據我們的使用經驗，如果能嚴格按新鍋使用要求對鑄鐵坩堝進行坩堝涂料的刷涂，且在使用過程中每3天刷一次，基本上在整個壓鑄生產過程中Fe含量的增加不會超過0.2%（這是本公司歷年來的統計數據，不同的公司之間可能會存在一定的差異）。在控制好鋁合金錠的進貨檢驗的前提下，完全能夠保證生產的壓鑄件合金成分符合標準要求。對石墨坩堝的使用雖然不存在增鐵的擔憂，但也應引起重視，石墨坩堝的首次使用的烘干工藝必須嚴格執行，這些操作影響到以后石墨坩堝的使用壽命，未經過很好預熱的石墨坩堝的壽命會受到很大的影響，每只石墨坩堝的價格不菲，都將影響到壓鑄的生產成本。一般石墨坩堝的預熱曲線如圖2所示。
　　結語
　　在質量管理的五大要素中，上面主要論述了“料”和“人”的問題, 在管好原材料和輔料的同時，還要做好人員培訓、管理工作，需進一步提高壓鑄工的技術水平, 才能有效解決壓鑄生產中存在質量問題，把全面質量管理的思路用于壓鑄車間的質量控制中去，用系統的壓鑄生產理論知識指導生產, 必能使壓鑄車間的質量控制能力提升到新的高度。