张耀雄

（湛江德利车辆部件有限公司，广东湛江 524043）

0 引言

压铸技术是一项先进工艺，已有较长历史，主要用于生产铝合金、锌合金、镁合金、铜合金等有色金属零件，摩托车及汽车发动机的油底壳、缸体，箱体、节流阀体、发动机支架等零件应用较为广泛，主要原理为通过压铸机将合金（铝、锌、镁、铜合金等）在高速、高温、高压等条件下注入模具，其成型产品称为压铸件，成型压铸件的模具称为压铸模。压铸模是进行压铸生产的主要工艺设备，在经济批量生产中，铸件质量合格率高低，作业循环快慢、都与压铸模有很大关系，压铸模在试模生产中常会出现飞边毛刺、欠铸、冷隔、变形、粘模、拉伤、起皮、内部气缩孔等质量缺陷。发生这些缺陷时，首先应调整压铸工艺，调查设备，检查模具分型面配合等，其次重新检讨模具内浇口设计是否合理。如果压铸工艺、压铸设备及模具内浇口等关键影响因素都排除后仍无法解决，那么压铸模具的排溢系统应该是后续的主要改善方向。

1 排溢系统的作用及结构设计

排溢系统是熔融金属填充型腔的过程中，排除空气，容纳残留涂料，及最初填充冷合金的通道与地方，对铸件的质量起着极其重要的作用，主要由渣包、渣包口、排气槽3 部分组成。

渣包的作用主要有以下7 个。

（1）容纳压铸最初填充过程中产生的冷合金液，同时与排气槽配合引出模具型腔内的气体，加强排气效果。

（2）引导压铸合金填充流态分布，可减少铸件局部填充缺陷，避免发生紊流。

（3）可把铸件关键部位的气缩孔，冷隔转移到非关键部位，减少质量风险。

（4）调整模具温度不均匀分布，特别是铸件重量体积小，填充末端模温难以达标时，设置渣包也能升高及平衡模温。

（5）可以增大包紧力。

（6）可以调整型腔金属液的压力。

（7）防止金属液进入排气槽。

在设计渣包时，应充分考虑它的目的和作用，而且最重要的是采用符合各种目的、条件、形状和大小的渣包，甚至1 个渣包可起到2 个以上作用。

通常设置在合金液最后冲击或最后充填的部位，以及合金液汇流、易裹入气体和产生涡流的部位，或铸件过厚、过薄的部位（图1），渣包总容积占型腔体积的20%～50%。

图1 渣包示意

2 渣包口的作用及设计原则

渣包口的作用主要是连接铸件及渣包，也是排气的主要通道之一。

（1）在一个单独的渣包上不应开设多个渣包口，以免金属液产生倒流。

（2）一般情况下模具渣包口的截面积设计为内浇口截面积的30%～60%，尽量留有一定调整余量。

（3）渣包口与压铸件的连接处应设计成R0.3～0.5 圆角或设计成倒角C0.3～0.5，以免去渣包时铸件掉肉。

（4）铝合金渣包口厚度一般为（0.8～2.0）mm，锌合金一般（0.6～1.0）mm。

（5）渣包口长度一般为（2.0～3.0）mm，宽度一般为（8.0～12.0）mm。

3 排气槽设计主要原则

3.1 压铸模排气槽的主要作用

排气槽的主要作用有2 个：一是在压铸填充特别是低速填充时，排出熔杯及模具型腔内气体；二是及时排出脱模剂、冲头颗粒在高温下产生气体（图2）。在压铸成型过程中，若模具排气不良，型腔内的气体受压缩将产生很大的背压，阻止合金液正常的高速充填，而且气体还容易被包裹在铸件内部，这样会造成深腔部位的充填不足和内部的大量气孔，铸件厚壁部位，特别是在填充末端部位对模具排气槽更要合理设计。一般来说，排气槽的截面积要达到内浇口截面积的20%～40%左右，建议30%为佳。

在压铸毛坯上如没有表面质量缺陷，铸件内部切开没有明显的气缩孔，压铸件上没有泄漏现象，一般可认为模腔内的排气槽设计是合理的。根据多年的压铸模调试改善及总结，排气槽截面积最好在设计范围内逐步调大，不要一次到位，否则会造成模具飞边、毛刺等缺陷。

3.2 排气槽的具体设计原则

图2 排气槽示意

（1） 一般排气槽与渣包口有一定错开，以免过早封闭排气槽，减弱排气功能。

（2）排 气槽截面积不小于内浇口截面积的20%，而且不能大于渣包口截面积。

（3）原 则上要增加排气槽截面积时，可增加宽度或增加数量，尽量不增加厚度。

（4）排气槽应便于清理。

（5）避免相互贯通回流。

（6）排气槽设计时应预留有20%～30%的修正量。

（7）排气槽开设不能直接向模具两边直开，应有曲折再引出。

3.3 排气槽开设方法

根据不同模具，模具排气槽的开设有不同方式，但最终目的是将模具型腔内气体尽最大量排出。模具排气槽的开设方式主要有以下8 种。

（1）从渣包上下左右方向直开排气槽连通模板，简称直排，排气槽深度最好≤0.12 mm，否则排气槽会流进部分合金液，将排气槽堵死。

（2）从铸件外形直接引出排气槽，该方式缺点是会导致飞边毛刺，增加后道清理工序和成本。

（3）从滑块底部引出排气槽，该方式在锌合金模具比较常见，铝合金模具不提倡，滑块底下排气槽深度建议不超过0.1 mm，否则易发生小毛刺，导致运动滑块卡死、尺寸超差，甚至裂开。

（4）简易排气块方式，一般使用场合是铸件内部气缩孔质量要求较高，该方式排气效果比普通直排好，缺点是会对压铸设备锁模力要求提高，不利于减少回炉料重熔成本，同时会增加模具飞料风险，该方式也经常在排气通道末端堵塞，对设计水平要求较高。

（5）通过顶杆开设排气槽，但现在压铸行业对成本要求越来越苛刻，顶杆排气虽然有一定效果，但会发生孔口毛刺，相应增加后处理处理成本，同时顶杆硬度、表面处理及配合间隙设计要非常合理，否则模具生产过程中经常发生顶出发卡，模具故障频繁，成本较高。

（6）在一些深腔部位，填充过程过易产生局部背压，气体不易排出，往往在深腔底部开设排气型芯，型芯端面及配合段设计4 个方向的小排气槽，该方式缺点也是会增加清理毛刺成本，但对细小深腔排气效果明显。

（7）通过滑块配合间隙形成自然排气通道，该方式对模具制造精度高，制造成本有一定增加。

（8）通过在排气通道末端开设抽真空排气，有简易抽真空和精密抽真空2 种方式。其中，简易抽真空又有排气块简易抽真空及油缸抽芯抽真空2 种方式，排气块抽真空成本低，设计简单，但易流入合金液堵死排气通道，一些厂家用高度传热材料制作排气块，但成本过高，现阶段没有成熟推广，易堵塞问题目前还没有更好的解决方法。精密抽真空排气方式效果良好，但无论是模具制造成本，还是使用维修成本都偏高，不利于大范围推广使用。排气道开设不合理，无论是对产品质量还是模具飞料、飞边、毛刺的改善，都是百害无一利。

4 结论

一套设计合理的压铸模具排溢系统，可降低压铸机锁模力、降低铸造填充压力、速度、加大工艺调整范围，对铸件质量提高、模具飞料风险减少、模具故障减少、模具维修成本降低、停工台时减少、生产效率提高等都有显著效果。