前言：缩孔是铝合金压铸件的致命质量缺陷及报废原因之一，其形成的机理是合金液凝固时的收缩特性所致。产品壁厚不均，薄壁处优先凝固，阻碍合金液流动和压力传递，局部厚大热节部位无法补缩而形成缩孔。而局部加压补缩（以下简称：挤压销）是有效解决缩孔缺陷的主要工艺措施。
由于被挤压区域铝液和模具温度变化，挤压销结构设计与装配尺寸的影响，使其在实际应用中寿命短，易卡滞或卡死，挤压效果不佳，被挤压区域存在分层现象，且工艺量化固化困难，导致生产连续性差，产品质量不稳定。本文就如何用好挤压工艺，在挤压销的结构设计和应用上作简要解析。
01
挤压销结构分类与优劣点概述
挤压结构:挤压销常用结构可分为“成型销，盲销，出型避空销”。通常基于产品缺陷部位形状，所处位置与后工序处理要求而选择不同结构的挤压销，在“表1”列表中针对三种不同形态的挤压销的优、劣点作了横向比较。
02
参数与尺寸设计
1) 挤压量的计算
V=a³
式中 V：缩松缺陷体积
a：取缺陷轮廓边长
注：模拟为正方体，以产品热节部位最大体积设定，在乘以对应Si含量的收缩率。见“图1”
2) 挤压油缸的选择
a. 挤压体积：V1＞1.2×V2
式中 V1：挤压销可挤压体积；
V2：需要补缩的体积；
挤压销压力：P1≥3×P2
式中 P1：挤压销压力；
P2：产品设定铸造压力；
根据上述公式的计算原则，可选择所需要的挤压销尺寸及油缸大小和行程。
3)温度与间隙验证
a.验证方法：将挤压销与套同时加热至600℃，每下降100℃测一组数据；
b.结果：如“表2”；挤压销，套材质：SKD61
4) 挤压销结构及相关要求
a. 结构如“表3”
b. 精度要求如“表3”
c. 挤压油缸与连接板设置定位销
d. 挤压销与连接杆采用“T”型卡槽连接，留置间隙，让其自动归正
03
挤压销的几个关键参数
1)挤压延时：挤压延时通常指型腔充填完成或者增压启动开始，至挤压销启动这段时间。延时过短，整个型腔金属处于全液态状态，金属液尚未达到固-液相转变温度，在此阶段型腔内金属液流动性好，可通过浇道在铸造压力作用下得到整体补缩，但不能达到厚大区域局部补缩的目的；延时过长，用于挤压补缩的金属液或需补缩部位的液体已凝固，丧失流动性，从而失去补缩的功能；正确的延时是需补缩的区域已成为孤立的固-液相区，其周边通道已经固化，挤压补缩于厚大部位的最后凝固区。
2)持压时间：是指挤压销开始施压到施压结束这段时间。该段时间的长短以被挤压区域金属液固化，挤压区域不产生溢流珠为最短合适的时间，多则无益。该时间段的长短受被挤压热节区域体积大小，模具温度，铝液温度变化影响。
3)挤压速度：是指挤压启动到行程结束过程中挤压销的运行速度。从理论上讲，挤压销挤压的体积与合金液收缩过程不断变化所需的体积同步最好，即挤压销运行时间与热节区域固化时间相同。
V1=S1×T×A
式中 V1：挤压速度 S1：挤压销速度
T：挤压销运行时间 A：挤压销截面积
4)挤压区域温度：该温度是指由热节区域合金液温度，模具温度，挤压销温度所共同构成的“温度场”，该“温度场”的稳定与否直接关系到挤压的效果。
综合所述，挤压销的挤压效果如何，一方面取决于上述参数设置是否合理。另一方面取决于各参数是否稳定，特别是“温度场”的相关参数。在实际生产过程中，需多次验证，通过产品外观，挤压深度，X射线探伤等判定是否达到挤压效果，从而固化并稳定相关参数。
04
案例分享
1)下“表4”是自动变速器左箱体模具挤压销的运用情况
挤压油缸活塞直径：Φ80mm,设计挤压行程20mm；液压站系统压力160bar；
从表中可以看出，挤压销运用效果良好，其关键参数是销与套的间隙，表面硬度，“温度场”等必须得到有效控制。
2)生产过程中常见问题的处理
a.温度变化导致的挤压效果不佳，缺陷区见“图2”
通过模具温度测量，发现右侧高压油道挤压区域喷涂后温度偏高，“温度场”发生变化，液态量因此增多，影响挤压销施压效果。“图3”中，右侧温度为214.5℃。
经排查发现，下滑块循环冷却水处于关闭状态，导致右侧挤压区域质量波动。“图4”中测温复查结果显示，开启冷却水后，右侧降温至173.9℃，左侧降温至176.0℃；X射线探伤确认，右侧高压油道挤压区域无缩松。注：调整期间需测量挤压深度变化，并以X射线探伤确认质量。
b.挤压销粘铝异响
挤压销发生异响时，应即刻停机检查挤压销芯子是否粘铝，若粘铝先将挤压销插出，快速喷涂降温至表面水无沸腾效应时，此时挤压销温度低于100℃，吹干销与套区域水分，采用80目研磨膏涂抹挤压销上，手动抽插运行，直至声响消除，无明显卡滞现象。经过上述措施处理，挤压销与套上黏附的铝随之清除，研磨膏会渗入间隙起到润滑作用，仍可进行连续生产。
c.冷模复产不宜启动挤压
冷模复产时“温度场”环境条件达不到挤压要求，极易出现销弯，销断，卡滞等问题，此时不宜启动挤压程序。
05
结论
1.根据产品结构及要求选择合适的挤压方式；
2.根据需补缩的金属液体积，科学计算挤压销的行程和压力；
3.销，套的材料，硬度（表面处理），配合间隙以及连接方式是挤压销正常运行的基础；
4.稳定的工艺参数及工作环境是挤压销效果的根本条件。
作者
