模具調試過程中鑄件變形的分析

趙志成

一汽-大眾成都分公司 四川成都 610100

某項目中，后門內板到主機廠后，拉延模具的壓邊圈著色發生了很大的變化，研修量達到0.7MM 以上，而在廠家時，著色很好，這里面的變量只是壓機，那么壓機差別成了最大的問題，但又無法避免壓機的變化；為了減少后序項目拉延模具著色的差別，對正在進行的下一個項目進行了一次排查[1]。

門內板拉延模具上模在機加完成調試3 個月后，再次三坐標測量，對角最多高度差值為0.57MM，分析原因見圖1：

圖1

（1）假如排除機加原因（精加工時，型面是一次裝夾加工的，從上下模型面的研修量來看，沒有那么多量，最多0.05MM）。

（2）那么尺寸發生變化的可能是：鑄件在研修和使用中發生變形，這種變形就來自于鑄造應力。

1 鑄造應力

從BC316/1 后門內板拉延模具變形，回看鑄造應力消除和機加應力消除的總要性。

鑄造應力指的是鑄件在凝固和以后的冷卻過程中體積的變化不能自由的進行，于是在產生變形的同時還產生應力，這種應力稱為鑄造應力。

鑄造應力是在鐵水進入型腔達到全部彈性狀態之后，由于鐵水收縮受阻或各個部位收縮不同步而產生的彈性應力。鑄造應力會削弱鑄件的整體結構強度，降低鑄件整體的承載能力。同時緩慢造成鑄件尺寸變形，甚至局部開裂，并在機械加工后，在使用過程中整體尺寸發生變化，從而不能保證加工精度的可靠性和整機的加工精度?？梢苑譃椋合嘧儜Α釕ΑC械應力[2]。

2 鑄造應力消除

2.1 鑄造中消除

為了減少鑄造應力，除了盡量使鑄件壁厚均勻一致，結構合理之外，從鑄造工藝上可采取很多種措施減少鑄件在冷卻過程中各個部分的相對溫差；在鑄件較厚的壁附近的型砂中設置鋼管，鋼管內不斷通過壓縮空氣或流動水進行強制冷卻；如大型鑄件在地坑造型前，在較厚的壁厚旁邊放置冷鐵，并再在冷鐵下方放置冷卻器進行強制冷卻。

2.2 鑄造后消除

鑄造后，對尺寸穩定性要求較高的汽車模具鑄件，可使用消除內應力的方法再次處理：

（1）自然時效處理：將鑄件整體露天放置一年左右，可以自然緩慢地變形，使殘留應力大部分消除，如今項目都是趕市場趕時間，不可能再采用這種方式，已經幾乎拋棄不用。

（2）加熱時效處理：一種類似退火的工藝，將鑄件再次加熱到一定的溫度然后緩慢的冷卻。

圖2 退火爐

3 粗加工后震動消除

圖3 震動失效設備

利用震動失效設備，將整體鑄件用木方或者橡膠墊墊高，使其脫離地面，在設備操作時，因為可以找到幾個不同的震動頻率，只有最合適的頻率才會有最好的效果，所以要有選擇的進行振動，選擇的主要依據就是根據每個頻率所對應的振型。分析振型的方法：手感法，鋪砂法。

激振力的選擇：激振力的大小是震動時效工藝的決定性參數，直接影響到時效的效果，震動時效過程中，加速度信號在3G 到20G 之間，過大過小都不行，所以震動時效存在著一些不確定性因素，震動的有效性成為了去應力的關鍵指標[3]。

4 應力檢測方法

鉆孔法、剝層法、壓痕法、射線衍射法、超聲波法、熱評價法和磁力法、參數曲線觀測法。

時效后，殘余應力水平應該變低，鑄件、鍛件、模具、機加工件的應力消除率應大于19%；或者，應力均化率應大于19%。

5 結語

鑄造后退火效果在實際項目中往往很少關注，需要增加此方面的要求。機加后震動工藝已經是多數廠家采用的方式，而從操作方法、原理來看，人員的責任心、技能水平完全左右最終結果，實際操作時，此環節缺少相應的合格報告，也不被關注，我們可以讓廠商提供相應的報告，或者過程記錄，但本次我在廠家這里沒有找到，他們沒有相應的細化制度。