铝合金压铸工艺的温度控制
张磊 姚明 刘金伟
[摘 要]铝合金压铸过程中，温度是其中一个重要的工艺参数，本文主要阐述在铝合金压铸过程中，温度对模具和铸件产品的影响，以及生产中通过调节对温度的控制方法。
[关键词]温度 控制方法
中图分类号：TG249.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）13-0336-01
1 引言
在制造轻量化的要求下，铝合金压铸产品在航空、汽车及动力机械等领域得到广泛应用。压力铸造是一种将液态或半固态金属在高速高压下充入压铸模型腔内，并使其在压力下凝固形成铸件的方法。高温合金液体压入温度较低的压铸模，金属液与模具之间会产生各种形式的热交换，金属液体温度降低，模具温度升高。整个压铸成型过程中，温度会影响模具的寿命和产品质量。
2 铝合金压铸过程对温度要求
金属液的浇注温度和模具工作温度是压铸过程的热因素。为了提供良好的填充条件，控制和保持这两个热因素的稳定性，必须保证金属液温度和模具温度符合工艺规范。
2.1 合金浇注温度
合金的浇注温度对充填状态、成型效果、压铸件的强度、成型的尺寸精度、模具的热平衡状态等方面都起着重要的作用。
提高浇注温度可以提高金属液的流动性，有利于铸件表面质量的改善，但随着温度的升高，气体在金属液内的溶解度及合金液体的氧化增加，反而使铸件产生欠铸和汽泡现象、增加铸件的收缩率；同时，较高的浇注温度会促进模具加速氧化和龟裂，使压铸模具的寿命减短，产生裂纹以及粘模等缺陷。因此，金属液温度不宜过高，其过热温度应该控制在50℃以下。
低的浇注温度会增加金属液的粘度，降低金属液体的流动性，从而使排气受到限制，可以采用增大排气槽深度来改善排气条件，因温度较低，可减少压铸件飞边和毛刺的产生；由于低温的金属液在压射过程中产生涡流、包气的可能性减小，铸件内在的质量提高；在冷却凝固过程中收缩率减小，铸件的尺寸精度更易保证；减小了因壁厚差而在壁厚处产生缩松以及气孔的可能性，同时减少了金属液对模具的溶蚀及粘模，使铸件容易脱模，从而延长了模具使用寿命。但是，过低的合金浇注温度，会降低其流动性，使铸件提前冷却凝固，影响铸件外观及完整性，产生欠铸、疏松、冷隔等缺陷，降低铸件性能，增加压射困难。
铝合金浇注温度参考表1。
2.2 模具温度
模具温度分为模具的预热温度和模具的工作温度两类。
①模具预热温度。模具的预热温度对压铸生产也极为重要，合适的预热温度可以保证合金液在模具型腔中良好的流动性，如果温度过低，合金会在型腔中因温度下降而流动性降低，不能够顺利充型，即便能够成型，但由于过低的模具温度而导致收缩变大，导致铸件表面质量下降，出现冷隔、欠铸、留痕等缺陷，模具局部温度过低会使铸件产生凹陷。压铸时，如果铝合金液体温度较高，模具温度较低，高温合金液体直接冲击模具，使模具呈周期性变化，若模具温度变化过大，模具热应力也会相对增加变化的幅度，从而使模具提前产生龟裂现象，降低模具的使用寿命。对此，在正常压铸生产前，需要对模具进行预热处理，现有预热方法如下：
a.使用热介质加热。采用模温机系统，以油或高压水作为介质，对模具进行生产前预热，此种方法可通过模温机系统对模具温度实时监测，一般对温度控制在±10℃，在中大型设备上得到广泛使用；
b.使用燃气加热。燃气加热适合型腔较小的模具，可用液化气点火对模具型腔及其他部位进行均匀加热；
c.使用电加热装置加热，如电阻、电感或红外线加热器等；
d，使用金属液体直接烫模加热，此方法一般用于小型产品，是加速模具升温的一种方法。
模具预热已经成为压铸生产中不可缺少的关键工艺步骤，正确掌握模具预热温度，可有效降低废品率，减低产品缺陷。
②模具工作温度。在连续压铸过程中，模具应达到热平衡状态，使模具各个部位的温度保持在适当的工艺范围内，因压铸过程中模具不断接触合金溶液，会不断吸收热量，这需求在压铸生产过程增加模温调节系统，以获得合理的温度场分布，达到顺序凝固的要求。在大中型或壁厚较大的铸件中，应设置冷却系统，以带走热量，保持模具温度场平衡状态，现有模具冷却方法主要有两种：
a.风冷。利用压缩空气对模具外围或开模后的型腔表面进行风冷，适用于较小模具或结构简单铸件；
b.水冷。水冷作为大中型模具的通用冷却方法，能高效提供冷却效果，冷却水道可分布在型腔内温度较高、热量集中的区域，对于异型镶件，可使用点冷或超级点冷进行冷却。
随着压铸产品复杂程度不断提高，冷却系统已普遍应用到大中型模具中，合理设计和使用冷却系统，可有效保证模具温度场平衡，保证生产需求。
3 结束语
铝合金的浇注温度和模具温度组成压铸生产中重要的工艺参数，合理的浇注温度可为压铸生产提供初始优质条件，在生产过程中金属液体温度调节差异较小；模具冷却系统占据更多的调控功能。保持模具的热平衡，可促进更高效、产品质量更优化生产。
参考文献
[1] 黄尧，黄勇.压铸模具设计适用教程.
[2] 赖华清.压铸工艺及模具.
