前言：鋁合金高壓壓鑄廣泛應用于汽車、電子等關鍵零部件生產，在產品內澆口區(qū)域因高速充型和凝固收縮階段易產生氣孔、氣縮孔等缺陷，嚴重影響產品交付質量。模具溫度作為關鍵工藝參數(shù)，直接影響金屬液流動性與凝固同步性。現(xiàn)有研究多聚焦于壓射速度或壓力優(yōu)化，對模具溫度的系統(tǒng)研究仍不足。本文以汽車變速器箱體為對象，通過實驗與理論分析揭示模具溫度對澆口缺陷的作用機理，并提出工藝優(yōu)化方案。
01.
實驗方法
1、材料與設備
合金材料：ADC12 主要成分（Si 9.6–12.0%, Cu 1.5–3.5%，F(xiàn)e＜1.3%，Mg＜0.3%，Zn＜1.0%，Mn＜0.5%，Ni＜0.5%）；
生產設備：力勁3000T冷室壓鑄機；
檢測設備：X射線探傷機；熱成像模溫檢測儀。
2、實驗參數(shù)
固定參數(shù)：鋁液溫度660℃，慢壓射速度0.35 m/s，快壓射速度4.5 m/s，增壓比壓80 MPa。變化點：模具溫度分為三組（160–220℃；220–280℃；280–340℃），每組壓鑄8模次。
3、缺陷檢測
采用X射線探傷定量分析澆口區(qū)域缺陷；標準：孔徑>0.5 mm，統(tǒng)計合格率。
02.
1、模流分析結果
在產品開發(fā)設計階段的充型模流分析中可見，鋁液進入產品內澆口時，溫度在631~645℃區(qū)間，隨著高溫鋁液持續(xù)推進，內澆口溫度逐漸升高 ，直至產品型腔充型結束仍維持在660℃范圍值。
2、模具低溫對金屬液流動的影響
在壓鑄冷模復產初期，關閉模具循環(huán)冷卻控制系統(tǒng)的條件下生產8件，采集初始階段模具溫度，模溫測量數(shù)據(jù)顯示，內澆口橫截面模具溫度在166.3~178.7℃區(qū)間（高溫區(qū)<220℃）；在此溫度基礎上，使鋁液與模具間的熱交換速率加快，顯著影響鋁液充型流動性，黏度增大，并在內澆口淤積冷凝層，致密度差，導致孔缺陷形成機率升高。
3、模具中溫對金屬液流動的影響
隨著生產模次的增加，模具受鋁液加熱后整體溫度升高，鋁液與模具間熱交換速率減弱，累計生產16件，通過采集模具溫度數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，內澆口橫截面模具溫度已升至220~273.7℃（高溫區(qū)＞220℃）；經斷料觀察產品內澆口斷面致密度增加，無可見冷凝層現(xiàn)象。
4、模具高溫對金屬液流動的影響
在連續(xù)生產24件后，再次采集模具溫度數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，內澆口橫截面模具溫度已升至284.5~330.6℃（高溫區(qū)>280℃）；由于模具溫度高，鋁液流動性得到較大提升，在此階段生產的產品外觀亮度增加，內澆口斷面致密度顯著增強，無可見冷凝層現(xiàn)象，但在產品內澆口附近的加強筋與螺紋柱外表層局部區(qū)域出現(xiàn)嚴重粘模與拉傷現(xiàn)象。
03.
實驗結果
1、模具溫度對缺陷的影響
通過三組實驗數(shù)據(jù)體現(xiàn)，當模具溫度在220–280℃區(qū)間時，金屬液流動性適中，提高增壓補縮的有效性，產品實物質量相對穩(wěn)定。
2、實物探傷缺陷分布
模具低溫組：氣縮孔多分布于澆口處螺紋柱中部，呈不規(guī)則收縮紋；
模具中溫組：內澆口與螺紋柱區(qū)域內部無可見縮松缺陷；
模具高溫組：內澆口與螺紋柱附近可見氣縮孔，以及彌散微縮孔（＜0.3 mm）。
04.
1、溫度控制
復產初期模具預熱至220℃以上，并通過關閉模具水冷系統(tǒng)將模具進澆溫度穩(wěn)定在240±20℃。
2、工藝協(xié)同
在優(yōu)化溫度區(qū)間內，適當提高壓射速度（4.5–5.0 m/s）以進一步減少鋁液充型湍流形成包裹。
05.
結論
通過模具溫度的調控，可提高鋁合金液流動性、減少氣體殘留，以及凝固過程增壓補縮的有效性，降低內澆口缺陷形成幾率。實驗表明，220–280℃為該產品壓鑄的優(yōu)化溫度區(qū)間，可使內澆口缺陷消除，產品質量滿足客戶要求。
本文技術輔導：葉立
