压铸生产中的气蚀是什么
来源: | 作者:优特模具 | 发布时间: 14天前 | 19 次浏览 | 分享到:
气蚀是压铸生产中的“癌症”级难题,其典型症状包括产品表面的凹坑、凸点和毛刺。气蚀与冲蚀有本质区别:冲蚀是铝液直接冲刷导致的磨损,可通过提升材料硬度缓解;而气蚀是铝液内部气泡在高压区域瞬间崩溃产生的爆炸冲击,再硬的材料也难以抵抗,必须从流动设计和工艺控制入手解决。

气蚀是压铸生产中的“癌症”级难题。我们来把它彻底讲清楚。

核心观点

您描述的“凹坑、产品凸点、毛刺”是气蚀(Cavitation) 的典型症状。它和冲蚀(Erosion)完全不同,提升模具材料性能或涂层对此基本无效,必须从流动设计和工艺控制上解决。


一、科学解释:气蚀(空蚀)的原因

1. 核心原理:“气泡爆炸”想象一下,你快速搅动一杯水,勺子背面会产生一些“小气泡”并随之破裂,这就是最简单的气蚀。在压铸中:

铝液在流道内高速流动(特别是急转弯、截面突然变化处),根据流体力学伯努利定律,流速越快,压力越低。


当局部压力突然降低到铝液的饱和蒸汽压以下时,铝液就像“沸腾”了一样,内部会瞬间形成许多真空的气泡或空腔(所以叫空穴腐蚀)。


这些气泡随着铝液流到压力较高的区域(如型腔)时,外部高压会迫使气泡瞬间、猛烈地崩溃(内爆)。


气泡崩溃的瞬间,会产生极高的压力和微射流,像微型的炸弹一样,持续地轰击模具表面。


模具表面的材料在这种高频、高能的冲击下,产生疲劳脱落,最终形成麻点、凹坑。


2. 与冲蚀(Erosion)的根本区别

冲蚀:是“磨坏”的。像高压水枪冲沙子,是高速铝液直接冲刷、摩擦、切削导致的磨损。提升材料硬度、耐磨性、做涂层可以有效缓解。


气蚀:是“炸坏”的。是铝液内部的气泡爆炸冲击导致的。这是一种物理冲击破坏,再硬的材料也扛不住持续的“爆破”。因此,提升材料性能收效甚微,必须从源头上防止气泡产生。


3. 为何产品有凸点、毛刺?模具型腔表面被气蚀出凹坑后,在压铸时,铝液会流入这些凹坑。脱模时,铝液凝固在凹坑里,就会在铸件表面形成对应的凸点。

如果凹坑边缘很锋利,还会拖拽铝液,导致脱模不顺,产生拉伤或毛刺。


二、短期解决方案 (治标:快速恢复生产)

目标是暂时抑制气蚀,尽快恢复生产。

抛光模具:


操作:将模具拆下,对产生气蚀的区域(通常是流道转弯内侧、浇口附近)进行抛光,去除已经产生的微坑和微裂纹。


作用:消除铝液滞留点,获得一个光滑的表面,暂时延缓问题恶化。


优化工艺参数(最关键、最快捷):


降低慢压射速度:这是减少铝液卷气的最有效手段。降低一速,让铝液平稳地越过料饼口,避免涡流和气体卷入。


降低快压射速度/内浇口速度:在保证产品成型的前提下,适当降低高速起点和内浇口速度。这是降低流速、提高局部压力、提升K值最直接的方法。


调整增压:适当降低增压压力,减少对已卷入气体的压缩,但需注意可能带来的缩松风险。


加强模具保养:


彻底清理和疏通排气槽、溢流槽,确保它们通畅无阻,让型腔和流道中的气体能顺利排出。


三、长期对策 (治本:永久性解决)

目标是重新设计或优化系统,从根本上杜绝气蚀的产生。

优化模具设计(最根本的解决途径):


避免急转弯:重新设计流道,采用大圆弧过渡,保证铝液流动顺畅,避免局部产生涡流和负压区。


避免截面积突变:流道设计应平缓过渡,遵循“收缩式”设计(从浇口到内浇口截面积逐渐减小),避免突然扩大或缩小。


优化内浇口设计:在保证填充时间的前提下,通过增加内浇口厚度来降低流速,这是提高气蚀系数K值的最有效设计手段。


采用先进的工艺控制:


采用匀速慢压射技术:投资配备有实时控制阀的压铸机,可以实现铝液在压室内的平稳、匀速推进,极大减少卷气。


科学计算工艺窗口:通过理论计算或模流分析(CAE),科学地设定慢压射、快压射、转换位置等参数,而不是凭经验试错。


模具表面强化(辅助手段):


虽然不能解决气蚀,但可以对气蚀区域进行激光熔覆修复,熔覆一层更耐冲击的高韧性材料(如钴基合金),可以延长修复后的使用寿命,但无法根治。


总结与建议

下次再遇到模具凹坑,别先怪材料,先算算流速和压力。

立即行动(短期):马上降低慢压射速度和内浇口速度,同时安排模具抛光。这是最快、最便宜的缓解方法。


根本解决(长期):与模具设计部门复盘,检查流道是否存在急转弯和截面突变。如果生产重要产品,投资做一次模流分析(CAE),它可以直观地显示出哪里会产生气蚀和高卷气风险,是性价比最高的预防投资。


建立标准:将内浇口速度(建议铝压铸通常控制在40-60 m/s)和慢压射速度控制作为关键工艺参数进行管控,而不是随意设置。


记住口诀:降速稳流是王道,优化设计断病根,材料再好也怕炸,科学分析是正道。