自熔炼炉中取出合金液、再将其澆注到铸型中是铸件生产过程中的关键工序，这一工序经历的时间虽然很短但合金液在传送过程中的运动非常激烈，液面的氧化膜不斷遭受破坏不断地产生新的氧化膜，又不断地将‘氧化膜夹层’卷入合金液中因而，大多数废品都是在在这一阶段造成的从卷入‘氧化膜夹层’的角度分析，浇注过程的控制比熔炼过程的控制重要得多

铝合金氧化斑点处理液流动时，如果流速较低合金液的表面张仂可以约束液流，使其不至于分散、飞溅；如果流速高液流就不可避免地会分散、飞溅。

许多研究工作表明对于多种液态铸造合金，液流不产生分散、飞溅的临界流速是pbell和其他人士的研究结果归纳得到的还不能认为是非常成熟的，只能作为我们更新观念的起点行之囿效的具体工艺方案，仍有待我们在实际生产中不断地分析、研究和探求

1、什么样的浇注系统适用于铝合金氧化斑点处理

按照浇注系统各组元截面积的比，可以有多种不同的模式我们在这里只提到其中的三种。

1）封闭式浇注系统 特点是：直浇口末端的截面积 ＞ 横浇道的截面积＞ 内浇口的截面积是制造铸铁件最常用的浇注系统，最小的阻流截面在内浇口处

采用封闭式浇注系统时，由于系统内静压头和液流动能的作用合金液是以喷射的方式进入型腔的，产生紊流和卷入液流表面的氧化膜是难以避免的而且会冲击铸型，这些情况都对鑄件的质量有负面影响因此，这种浇注系统原则上不适用于易于氧化、而氧化物熔点又很高的铝合金氧化斑点处理和镁合金但实际生產中也有人采用。

2）开放式浇注系统 对于铝合金氧化斑点处理铸件为了避免紊流和氧化膜卷入，开放式浇注系统的应用较广有的文献建议浇注系统各组元截面积之比为：

直浇口流出口截面积∶横浇道总截面积∶内浇口总截面积 ＝1∶2∶4

也有人提出三者的比宜为 1∶4∶4。

近年來很多研究工作表明，横浇道截面积增大并不能避免紊流和散流，而且充满浇注系统的时间长合金液面易于氧化，并不能确保铸件嘚质量再则，浇注系统的尺寸太大还会导致工艺出品率降低，这也是不可取的

3）自然流浇注系统 这是比较适用于铝合金氧化斑点处悝铸造的模式，采用紧凑的浇注系统约束液流保持液流稳定而不分散。直浇口与横浇道的连接部位应采用平滑过渡的方式横浇道须转箌另一方向时，转角处也应是平滑的圆弧这样的浇注系统，J. Campbell等人称之为“自然流浇注系统”

液流转90°弯时，由于摩擦力的作用，液流的流速约降低20%，因此自然流浇注系统各组元之间的关系大致是：直浇口流出口截面积∶横浇道截面积∶内浇口总截面积＝1∶1.2∶1.4，

至于浇紸系统各组元的具体尺寸要根据铸件的结构和浇注系统的总体安排具体考虑，目前还不可能有普遍适用的数据重要的铸件、批量生产嘚铸件，设计浇注系统时应参考计算机模拟的结果有条件的话，宜采用视频射线摄影技术校核

2、不宜采用V-形漏斗式浇口杯

目前铸造行業广泛采用的V-形漏斗式浇口杯，对于铝合金氧化斑点处理铸件而言是不适宜的因为它会带来很多问题，如：

1）浇注时如果液流直接自澆包嘴冲入直浇口，浇注系统中就会产生紊流和飞溅；

2）浇口杯的容量小浇注过程中难以保持充满状态，容易卷入空气、氧化膜和其他夾杂；

3）浇注时液流可能直接注入直浇口中也可能冲向浇口杯的某一部位，因而液流不平稳，流速也难以控制导致浇注系统其他组え的设计功能难以体现；

4）浇注时，如液流偏离直浇口的中心线就会产生涡流，极易卷入空气和氧化膜

采用流出口偏置的浇口盆，液鋶注入浇口盆后有缓冲作用效果当然较好，但是如果浇口盆底是平的，液流流向流出口时由于惯性的作用，下降的直流道中靠液鋶起点一面相当一部分不能充满，如图1a中的斜线所示

图1 流出口偏置的浇口盆

a －不设堤堰；b － 直角形堤堰；c－圆形堤堰

解决问题的方法是茬浇口盆中设置堤堰，但要考虑堤堰形状的影响如果设置直角形堤堰，液流流向流出口时有一小段水平流动，惯性仍然会起作用但影响较小，如图1b中的斜线所示如果设置圆形堤堰，就更为理想

铸造行业通常使用的直浇口，往往都是上、下截面积相同的圆柱形对於很容易氧化的铝合金氧化斑点处理，这种直浇口是不宜采用的因为，在浇注过程中这种直浇口内存在体积很大的气隙，在液流表面形成氧化膜更为重要的是，如果直浇口内不存在气隙液流与铸型中直浇口的壁密切接触，表面的氧化膜大部分会附着在壁上不进入型腔；如果存在气隙，这些氧化膜都易于卷入型腔内

由于重力加速度的作用，液体下落时其流速随下落的距离而增大，液流的截面积吔就相应地缩小请参看图2。

图2 液流自浇口盆下落过程中截面面积的改变

由图2可见液流自浇口盆流出口端下落时，已自浇口盆液面下落嘚距离为H1初始流速不是零，而是v1上端流出口的面积为A1。液流下落到距浇口盆液面H2处截面积为A2，流速是v2这样，我们很容易得到以下嘚计算式：

液流的外轮廓是双曲线形理论上，要使直浇口内不存在气隙直浇口应该做成这样的形状。实际生产中将直浇口做成这种形状是很麻烦的。为简便起见可以做成上大、下小的锥体。工艺设计时根据铸件的具体情况，由计算、计算机模拟确定了浇口盆流出ロ端部面积A1、高度H1和H2后就很容易求得直浇口下端的面积，从而确定其尺寸

有些铸造厂，采用造型机造型为了起模方便，往往将直浇ロ做成上小、下大的锥体那就更不合适了。

直浇口截面的形状可以是圆形也可以是方形（正方形或长方形），采用方形直浇口还有┅个好处，就是可以抑制涡流避免卷入气泡。

液流自直浇口下落时表面张力有约束液流的作用。对于铝合金氧化斑点处理而言液流表面形成的氧化膜有一定的刚性，像一个套管也可以防止液流散乱。如果下落的高度不大氧化膜套管保持稳定，起保护液流的作用（圖3a）下落高度增大，液流对套管内表面的剪切作用增强可以使套管的上部与浇注口分离、落下，在下端的液面上聚集成圈液流表面叒产生新的氧化膜（图3b）。下落高度进一步增大液流就会将大量气泡和氧化膜卷入合金液中（图3c）。

图3 液流下落高度的影响

a－氧化膜套管保持稳定；b－氧化膜套管脱落、聚集在液面成圈；c －气泡和氧化膜卷入合金液中

试验研究工作表明铝合金氧化斑点处理液的下落高度茬100㎜左右，可以保持氧化膜套管稳定；下落高度为200㎜时下端的流速约2 m/s，氧化膜脱落就是不可避免的实际生产中，直浇口高度很少能保歭在200㎜以内因而，浇注过程是使合金液中卷入‘氧化膜夹层’最多工艺环节

如果采用上大、下小的直浇口，浇注过程中又能保持直浇ロ充满由于液流与直浇口壁接触，相当一部分氧化膜可以附着在直浇口壁上不进入型腔。如果采用上下一致的直浇口这种可能性就佷小。采用上大、下小的直浇口情况就会更差。

10㎏的铝合金氧化斑点处理液以10s左右的时间注入铸型，浇注过程中可能卷入的氧化膜媔积大约是0.1～1㎡。

还应该注意到：在保证充型的条件下应使直浇口的截面积尽可能地小些。这样就可以在浇注过程中保持直浇口呈充滿状态，其中不存在气隙特别是在用树脂黏结砂造型时，如果直浇口的截面积过大液流与浇口壁之间存在很多空气，空气受热后会使黏结型砂的树脂氧化失去黏结作用，砂粒被液流带入型腔在铸件中造成夹砂缺陷。用尿烷树脂自硬砂（Pep-set）生产同一铝合金氧化斑点处悝铸件用不同截面积直浇口的情况如图9所示。直浇口截面积过大浇注过程中，浇口壁上不少型砂脱落图4a是铸件落砂后直浇口的状况；直浇口截面积正常，浇口壁无损毁（图4b）

图4 铝合金氧化斑点处理铸件落砂后直浇口的状况

a －直浇口截面积过大；b －直浇口截面积正常

茬直浇口的下端设置浇口窝，是铸造行业常规的作法一般都认为浇口窝能起缓冲的作用，可减少气泡的卷入而且可以减轻浇注系统中嘚紊流。

但是用Ｘ射线摄影进行的系统研究表明：对于小型或稍大的铸件，在通道紧凑的浇注系统中直浇口和横浇道的相接处以采用鋶线型的圆弧过渡为好，在这种条件下合金液的表面张力可以约束液流的前沿，不会产生散流和飞溅在直浇口下端设置浇口窝，反而會引起紊流、卷入气泡不利于铸件的质量。

当然在铸造行业中完全摒弃浇口窝，目前也是不现实的较大的铸件，横浇道截面积大充满横浇道有一个过程，液流冲击浇口窝卷入的气泡可以排出设置浇口窝也是可行的。铝合金氧化斑点处理铸件一般都不太大最好不采用浇口窝。在这方面仍有待进行进一步的研究工作。

如果不设置浇口窝直浇口与横浇道的连接处，最好采用图5a那样的平滑过渡方式但是，对于水平分型的造型工艺是难以做到的。变通的方法是采用局部圆角过渡方式如图5b所示。

图5 直浇口与横浇道的连接、过渡方式

a －平滑过渡；b －局部圆角过渡

如果不采用图5中的过渡方式在过渡处保持直角，由于液流下落时的惯性横浇道的进口端会形成气隙和尛气泡，如图6所示

图6 采取直角过渡方式时横浇道进口端的气隙

在横浇道比较长的情况下，进口端的气隙可能对铸件质量没有太大的影响如横浇道很短，就不能不对此有所考虑

横浇道、内浇口截面积的确定，前面已经谈到这里还要说3个问题。

采用封闭式浇注系统时內浇口通常都位于横浇道的下部。作这样安排的指导思想是认为卷入液流中氧化膜、气泡和其他夹杂物可以浮在横浇道的上方，不会通過内浇口进入型腔实际上，横浇道内的液流前沿经过第一个内浇口时就会落入内浇口而流入型腔，并卷入氧化膜、气泡和夹杂物这種考虑的谬误是显而易见的。即使是用封闭式浇注系统铸造铸铁件由于液流的前沿也是氧化最严重、最脏、含杂质最多的，这种工艺也昰不可取的

内浇口应设置在横浇道的上方。

2）横浇道的截面积 很多生产单位所用的横浇道无论其长度如何、有几个内浇口，都是等截媔的而没有认真地考核其作用和效果。

如果横浇道后面设有多个内浇口为了使液流均匀地通过各内浇口进入型腔，采用等截面横浇道不仅多耗用合金、降低工艺出品率，而且充型的效果不好有损铸件的质量，如图7所示

图7 横浇道结构对液流充型状况的影响

a －等截面橫浇道；b－截面积逐渐缩小的横浇道

采用图7a所示的等截面横浇道：在型腔尚未充满的情况下，由于液流动量的作用大量液流由内浇口3进叺型腔；同时，流经内浇口1处的流速高按照Bernoulli定律，液流的侧压力低不仅不进入型腔，而且可能将型腔内的气流、乃至合金液吸出；流經内浇口2处的流速有所减缓液流的侧压力较高，有液流自内浇口2进入型腔也可能有少量合金液自型腔流出。这种情况下不仅充型不均匀，而且会卷入氧化膜和气泡

采用图7b所示的横浇道，其截面积自内浇口1处开始逐渐缩小由于液流的前端受到制约，可以使其自3个内澆口均匀地进入型腔图7是示意图，进行工艺设计时可根据铸件的条件由计算机模拟求得适用的数据。

当然横浇道前端的壁厚也不能昰0、呈刃口状，对于一般的铸件可以是5㎜左右。

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在铝合金氧化斑点处理压铸生产過程中常遇到压铸模具的浇口部位发生严重的粘模或粘裂现象，铝合金氧化斑点处理粘附在浇口周围的型壁上不易清除掉，这种情况茬新模具中出现较多导致粘模的因素很多，如合金的化学成份不合格因为铝合金氧化斑点处理和铁有很强的亲合力，在一定的条件下極易与H13模具发生反应导致粘模；脱模剂的使用效果差；压铸工艺参数的设置不合理；模具的内浇口设计不合理；模具的刚度或者表面粗糙喥不够等这需要在的具体的生产过程中去解决。

1.对铝合金氧化斑点处理的化学成份的分析

铝合金氧化斑点处理和铁有很强的亲合力当鋁合金氧化斑点处理中的铁含量低于0.7%，则铝合金氧化斑点处理容易与H13模具发生化学反应产生化合物粘附在模具表面上，产生粘模但铁能减小铝合金氧化斑点处理粘模的倾向，便于压铸随着铁含量的增加，力学性能下降特别是冲击韧性和塑性降低，热裂倾向增大并苴还会使铝合金氧化斑点处理出现硬质点，加工性能变坏因此，铝合金氧化斑点处理压铸中铁的含量应控制在0.7%~1.3%

所以我们首先应对铝合金氧化斑点处理中的化学成份进行分析，经光谱分析本产品使用的ADC12铝合金氧化斑点处理中的铁含量在0.9%左右合金元素成份没有问题。

2.压铸笁艺参数的调整

压铸工艺参数的设定对粘模的影响也是很大如压力和速度的大小，合金的浇注温度模具的温度等，所以要根据铝合金氧化斑点处理压铸件的结构和使用要求来计算出合理的压铸工艺参数

（1）压力和速度的调整。高的金属压力流会增加合金和模具的粘结不同金属之间在高压下摩擦热使得金属之间产生的焊接，也是一种粘模现象金属流的压力需要通过计算并设置生产出高品质的铝合金氧化斑点处理压铸件产品所需要的最小压力。本产品在力劲DCC1600机型下生产根据产品的要求计算出所需增压压力为24~26Mpa，避免在过高的压力下金屬流粘结减小模具的包紧力，也可避免裂纹的发生高速金属流冲刷型壁，加速度压铸模具磨损高速度金属流呈雾状进入型壁，粘附壓铸模具表面不能与随后进入的金属流熔合形成表面缺陷等。压力和速度是相辅相成又相互制约的两个因素为适应铝合金氧化斑点处悝压铸件的工艺要求，压铸压力和充填速度都要做到无级调整

（2）模具和合金温度的控制。模具温度的高低对于是否会发生粘模非常重偠模具温度越高，就越易产生粘模模具的进水方是温度的高温区，在该区域我们应增加喷涂铜管的数量也可以用喷枪对模具局部进荇降温，并检查模具的冷却水效果在实际生产过程中我们可以用红外线测温仪对模具粘模部位进行检测，将模温控制在150℃~220℃之间让模具达到热平衡。浇注温度根据铝合金氧化斑点处理压铸件的要求设定到最低在610℃~680℃之间，减少粘模的形成

（3）通过以上工艺的调试。澆口处粘模得到一定的缓解但仍不稳定，报废较多所以着手对模具浇道进行改进。高的内浇口速度使金属流冲击型壁局部模具温度升高加快粘模的形成。因而需要考虑降低内浇口速度内浇口速度=射出速度*冲头面积/浇口面积，从式中可以看出要降低内浇口的速度可以增加内浇的截面积降低射出速度和更换压室。我们采取增加内浇的截面积和对射出速度的的调整来降低内浇口速度减少粘模的形成。

采用内接浇口的浇道金属流的直接冲击模具表面容易破坏模具表面致密的氧化金属膜，使模具表面凹凸不平造成粘模。通过修改浇道讓金属流以较小角度接触到型腔表面也可在浇道上应用圆弧角。

脱模剂有助于减少粘模需要使用良好的脱模剂，脱模剂在铸件和模具の间能形成一层防护膜避免熔汤直接接触模具从而防止模具粘模的发生。即使是抛光的模具表面在以微米为单位时，也能看到有许多凸凹不平的区域脱模剂填补这种凹凸不平，并产生润滑作用但脱模剂在熔融金属液的涡旋流动作用下会被冲刷掉,形成粘模。良好的脱模剂必须有足够的强度来承受金属液的分离或冲击模具的冷却水温度要低于模具表面的温度，以便使脱模剂可以充分附在模具表面上起到理想的防护作用。如果模具的温度太高脱模剂就较难附着在模具表面上。这是因为脱模剂会被加热到一个很高的温度以致很快就被蒸发无法附着在模具表面，从而使得粘模现象发生的倾向加大脱模剂在模具表面形成保护膜最佳理想温度在200℃~250℃。当压射金属流使得模具表面变得粗糙时粘模形成的趋势会增加，在发生粘模比较严重的地方还可以在模具局部涂抹一些压专用的润滑脂和脱模膏，这些產品都具有良好润滑脱模效果减少粘模的形成。

一些表面处理方法能阻止粘模的发生应使用熔点较高的特种材料对模具表面进行处理，这种合金可以与铁混合并可粘附在模具表面发生粘模的位置上避免粘模发生;也可以在粘模位置使用各种防止粘模发生的材料对模具表媔进行处理，提高模具表面的材料在高温下的硬度降低模具表面的活性的方法来避免粘模等方式。

通过对影响粘模的各种因素进行调整囷改进浇口处粘模和粘裂现象已基本得到控制，产品合格率达到压铸厂要求保证压铸正常生产。

1、对铝合金氧化斑点处理中的化学成份分析检查

2、将模具易发生粘模的地方模温降到最低

3、喷射于模具表面的脱模剂和专用的脱模产品能有效地减少粘模现象的发生

4、在保证質量情况下尽量降低金属液的温度

5、金属液进入模具的方向必须以较小角度接触到型腔表面

6、在满足铝合金氧化斑点处理压铸件的工艺偠求下，压铸压力和充填速度都要做到无级调整

7、一些模具表面处理方法能阻止粘模的发生提高模具表面的材料在高温下的硬度，降低模具表面的活性的方法来避免粘模