宁波微众压铸技术有限公司：提升压铸稳定性与合格率的高效解决方案

宁波微众压铸技术有限公司致力于在压铸领域做出技术贡献，让压铸变得更稳定，让压铸的合格率更高，让压铸的效率更高，让压铸的成本更低。

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我刚开始写这篇文章时，我的一个好友通过微信给我发来了两张图片。其中一张图片显示的是两套模具，它们的飞边情况很严重，一套是有高内部质量要求的一模多腔模具，另一套是高气密的平板盖板模具。这两个零件都是比较典型的容易出现飞边问题的零件。此刻，我能体会到他内心的担忧。

压铸批量生产时跑料很让人头痛，它是压铸生产导致铸件质量不稳定最严重的问题之一。过程不稳定，铸件合格率就会忽上忽下。如果模具是因设计问题导致飞料，压铸工艺较难解决，多数时候只能束手无策。压铸的高速、高压、高温这三高特性，对模具的品质有较高要求。要缓解压铸过程中产生飞料三高的情况，就必须降低压铸工艺参数。然而，铸件的质量对三高的压铸工艺参数较为敏感，所以多数时候降低温度、速度和压力，也就意味着铸件质量会降低。

另外，飞料会对模具损坏产生较大影响。飞料的位置填充速度和压力都较高，高速的铝液与钢材的粘合度较好，粘在模芯上难以清除。一般需要用錾子一点点剥离，为了清除彻底，很多位置还需要动用抛光机。所以，常常在飞料的位置，模具表面必然会出现凹陷，从而导致恶性循环。

记得以前试模时，若选中的是旧压铸机，在装模之际，我们都会依照“标准流程”询问：压铸机是否还处于正常状态？压铸机的墙板是否平整？主管会回应说：上午压产品时还是压得很顺利的，然后大家就默认进入下一个环节。一般试模出现飞料时，设计工程师和模具装配工程师会最为紧张。如今有加工设备和配模设备的保证，模具合模不到位的可能性极小。所以，装配工程师不必再那么紧张了（不过服务客户的心态不能有偏差）。

飞料的问题并非仅仅涉及模具，还包括压铸机的墙板问题、锁模力不足的问题以及高速速度过高、增压压力过大等一系列压铸工艺参数问题。然而，就我个人的认知而言，绝大多数情况是模具的问题（设计问题）。以下是对产生飞边的一些因素及解决方案的粗浅描述：

1,锁模力

设计模具首先要进行锁模力的计算。计算锁模力时，首先要测量并评估铸件、滑块、浇注系统及排渣系统的投影面积。铸件和滑块的投影面积计算较为简单，通常按实际的 100%进行计算。

在计算浇注系统和排渣系统时具有一定的经验性。因为压铸公司对铸件质量意识在逐渐提高，并且有前期生产的规划，所以客户早已帮模具公司确定好了压铸机机台。目前，大部分铸件已不存在锁模力不够的问题。而对于一些特殊的件，像下图所示的那样，此套模具由于内部质量要求极高，模具工程师进行了设计。

4 个排气块充分进行排气，暂不讨论排气量对内部质量的影响。把排气块的面积全部算上，排渣系统的投影面积已超过铸件的投影面积。所以在正常情况下，我们只需将排气块锯齿前的面积算上即可，而锯齿后面的部分可不必进行计算。

浇注系统的投影面积主要由铸件的大小及壁厚来决定。通常情况下，小件的高速起点会比较提前，流道部分处于高速填充状态，且流道周边不会有提前凝固的现象，所以计算投影面积时需按 100%来计算。而大件一般需要进行适当的预填充，这意味着在预填充过程中，浇注系统部分是以较慢的速度进行填充的，在慢速填充的过程中，浇注系统部分位置的表层会提前凝固，可参见下图。

表层凝固之后，铝液通过中间的通道持续给型腔提供铝液。这样的情况都源自实际的流态板实验，该实验存在能量持续补给和惯性流动的问题，所以这只是一种理论假设，此实验不能证明实际流态就是这样，起码表层的厚度会有较大差异。考虑到表层凝固，在计算大件且浇注系统面积较大的件时，一般取 70%的面积进行计算（只限个人经验）。如下图所示，此铸件为安全结构件，由于铸件的投影面积较大，导致浇注系统的面积也随之放大。

因为担心侧边流量不够的问题，所以做了一个假浇口来充当流道与产品的过渡部分。这样设计之后，整个浇铸系统的投影面积大概会是铸件的 70%左右。如果要将其 100%计算在内，就需要更大的压铸机来匹配。当然，每个铸件都有差别，在左右为难难以抉择的时候，经验因素就会起到关键作用。投影面积确定好之后，就可以按照下面的公式进行代入计算了。

图中的铸造压力指的是增压压力，即冲头静止后的压力。普通民用件的铸造压力一般为 40 - 60Mpa，安全结构件采用约 70Mpa，动力总成件采用 70 - 90Mpa。日本企业一般选择较低的铸造压力，至于其原因我们以后再讲。欧美及国内一般选择较高的铸造压力。在做技术咨询这段时间，使用 150Mpa 以上压力的公司并不少见，当然在这样的压力下，飞料的不确定性是难以避免的。

用以上公式举个简单案例进行计算。如上图所示，铸件的投影面积是 910cm2，浇注系统加排渣系统的投影面积为 665cm2，滑块投影面积为 35cm2。铸造压力选用 80Mpa，安全系数选用 1.2。通过计算，F = ((910 + 665 + 35) * 80 * 10 * 1.02 * 1.20) / 1000，得出结果为 1576T。经计算，1600T 压铸机能够满足要求。

相信都有遇到过小压铸机压大产品的情况，比如路灯产品就比较典型，其投影面积约 4000cm2。然而，很多公司却在用 1000T 左右的压铸机进行生产。由于价格和质量等综合原因，既然做出了这样的选择，就需要承担一系列压铸方面的问题，像过程中停机清理、人员安全方面的问题、合格率低的问题、后期需要补胶的问题以及客户投诉等一系列相关问题。

2,压射中心

压铸机的压射中心可选择的余地不大。国产设备的压射中心通常是固定的。国外一些压铸机有多个档位可供选择。但由于国情的限制（一机多用），我们能选择的机会并不多。

这里所讨论的压射中心是针对模具结构排位、浇注系统排位和排渣系统排位所涉及的料筒位置的选择。每家在模具设计时，由于价格及技术水平的差异，喜好各不相同，没有统一的标准。有的喜欢追求双边进料并把产品竖着放；有的追求最短的填充行程并把产品横着放；还有的浇排系统拉得比较开（上左图）；也有的设计得比较紧凑（上右图）。

因此，选择一个好的布局是设计最基本的前提。

3,模具材料大小

模具材料的大小与关键点的封料面关系紧密。关键点的封料面若存在问题，飞料的情况就难以避免。我始终认为流动的铝液具备“感知”能力，它能察觉到模具上封料面的多少差异，因此绝不能抱有侥幸心理去减小材料的大小。

模具材料大小需要制定一个留边距离最小的标准。目前的现状是，价低的模具基本不会关注这一点，它们会能省则省。所以模具价格越来越低。当然，价格只是其中一个原因，最重要的还是模具公司的价值观，是想着为压铸客户的生产稳定性负责，还是为了赚那一点点省下来的材料费。材料的大小一般要注重以下几个位置：

国内一般很少重视分流锥位置的设计。只有了解压铸生产的设计师才会重视这一点。生产效率的原点由分流锥和料筒的冷却决定。如果不了解压铸生产，不了解压铸的痛点，就不可能设计出最优的分流锥和料筒。由于全自动化生产的需求，欧洲压铸企业普遍做得更好，日本压铸企业做得更为实用和简单。

分流锥的位置如上图所示，它与模芯形成了一个很尖的材料点，这个材料点位于模架位置。此点因力的耐受能力较差，很容易被压变形。一旦被压塌，此位置就会形成一个永久性的飞料点。这里有许多问题的解决方案，其中最基础的是要适当加大材料。欧洲比较喜欢的方案是采用方形材料来制作分流锥，这样就能有足够的承压面，以保证此位置的强度。另外，在北美和欧洲常常使用不做分流锥的结构。在台州，为了省料也常常使用不做分流锥的结构。

渣包排气位置的封料面距离大小，国内较好的压铸公司都有自身的标准，然而用心去做的却占少数，多数只是抄袭且不得要领。渣包排气位置需要有足够的封料位置，有人会提出疑问，说欧洲和日本也有很多模具的封料距离比较少（如下图所示），但他们为何不会飞料呢？

据我了解，日本的飞料情况一般比较少。欧洲通常是用大机压小产品，因为锁模力足够大，所以不存在锁模力不足的情况，这也使得飞料的情况相对较少。然而，由于欧洲采用高速高压的压铸工艺，难免会出现飞料的情况。如果是一些相对较小的飞边，那也没什么大问题。全自动岛内切边的方式避免了后续的打磨工序。日本压铸和模具拥有诸多特有的诀窍。在模具制作方面，细节处理上，模框很多时候与模芯平齐。这种设计理念从理论上来说，增加了渣包排气的封料面。另外，在压铸工艺方面，常用的是低速低压，以最小的能耗和最长的模具寿命，还能生产出品质足够的产品。此外，排气块周边排气槽封料尺寸的设计也是防止飞料的重点，如下图所示，左边是国内模具公司制作的。

设计师在设计某模具时，未考虑到末端排气槽的速度可能达到 100m/s。一家欧洲企业制造的右图所示模具，其在减速设计方面做得较好，对封料面大小的考虑也较为周全，并且排气块采用铍铜材质进行镶拼制作，以此来保证压铸生产的稳定性。

这篇文章较长，为避免过长，我将其分成了两篇。2021 年 1 月份会进行更新。若有进一步交流需求，可扫码添加我的微信（13780001231）。谢谢大家。