（代张炜）（PQ第六篇）应用PQ图表工具解决问题实践

hanshaofu

作者：张炜tchzh2004@163.com

    PQ图表在压铸实践里是一个非常有用的工具，可以根据铸件亦即模具的要求，决定机器的调整值，其基础就是将流体力学原理中压力与体积流量的关系，转移到压铸机上的实际应用。

    近期我们公司有新铸件，在500T卧式冷室上生产，样品生产合格后，小批量生产时暴露了许多难以解决的问题。首先压铸车间反映样品生产时就难成型，即使二级快压射提高到11圈（共14圈），产品周边薄的散热片筋也难注满，新模具跑铝严重。后处理车间反映产品喷砂后有流痕显现，废品在20%左右。成品部加工后反映端面气孔达30%左右，且有大气孔出现。

    首先我们收集了产品及模具的相关数据，铸件材质为ADC12铝合金，充型重量1.3Kg（铸件及溢流），内浇口尺寸135mm2，厚壁处5mm，薄壁筋处厚2.5mm长25mm，标准壁厚3mm，压室直径70mm，铸件有气密性要求，外观要求无冷隔流痕。掌握了以上信息后，我们就可以利用PQ图表验算模具设计是否有问题。

    通过输入铸件参数，模具浇口数据，确定影响压铸工艺的标准壁厚定为2.5mm，参考下表确定工艺窗口浇口速度为40-50m/s，由于有气密性要求，充型时间适当延长至0.04-0.045s。从PQ图表（图1）我们可以清楚的看到模具DL工作线（绿色）与工艺窗口（有剖面线的区域）没有重合的部分，这说明模具有很大的问题，我们无论怎么调整设备，也不会使模具工作在工艺窗口内，即满足不了工艺要求。但它给我们了一个提示方向，当我们增大浇口面积到260mm时，模具DL线与工艺窗口有重合部分（图2），这时我们就可以认为模具浇口面积比较合理。

    下一步我们模拟调整设备参数，调整二快阀门开度为70%，使模具与设备匹配工作点落工艺窗口内（图3）。通过查参数，设备的空压射速度3.6m/s，而与模具配合，实际工作点压射速度为3.18m/s。

    于是我们增大浇口面积到260mm，重新试模，调整500T设备空压速度到3.6m/S。结果产品成型完好，加工后气孔控制在10%以内，但生产2个班次后模具开始跑铝，飞边毛刺严重无法继续生产。

    模具跑铝、飞边严重说明合金的胀型力大于设备的合模力，于是我们根据产品的投影面积，增压压力重新校核了胀型力，发现由于增压产生的胀型力远小于设备的合模力。通过与车间沟通一致认为产生跑铝、飞边的原因在于压射速度太高，压射终了的冲击过大，是造成模具跑铝的主要原因。通过PQ图模拟，在不改变充型条件下想降低压射速度，只有改变冲头直径（如图4），将压室直径改为75mm，空压射速度可以降为3.2，实压速度可以降低到2.7m/s。

    由于改变压室直径要牵连重新制作模具浇口套，费用和周期较长。于是我们独辟蹊径，考虑到影响快速压射冲击力的因素，发现其不但与压射速度有关，还与压射活塞杆及压射活塞的质量有很大的关系，那我们是否可以选用400T，其活塞杆与活塞的质量相对要轻一些，故冲击力也小一点，模拟其PQ关系如图5。

经实际400T压铸机的生产验证，在不改变压室直径的情况下，虽然空压速度要提高到3.7m/s，但实压速度还是3.2m/s，压射终了的冲击力明显小于500T，模具也不再跑铝，增压压力也足够产品气孔通样得以保证。

    所以，只要我们正确掌握PQ图表的用法，有时候真的有意想不到的结果，比如换用小设备，即节能还解决了跑铝，飞边的问题。