本文系統解析了壓鑄鋁合金ADC12的材料特性與拋丸工藝關聯性，針對行業頻發的拋丸起皮問題提出多維度解決方案。文章首先闡明ADC12化學成分對材料性能的直接影響，揭示硅、銅、鎂等元素含量波動與合金流動性、強度及耐腐蝕性的內在關聯。基于拋丸工藝原理，深入剖析彈丸參數、拋射速度等核心變量對表面處理效果的定量作用，指出當前行業存在僅關注附著力而忽視表面質量標準化的共性不足。通過模流分析、工藝參數優化及實驗驗證，創新性地構建從材料源頭控制到模具設計、設備維護的全鏈條改進體系，結合電機殼體案例實證了排氣道優化、儲能壓力調整等關鍵措施的有效性。研究不僅為ADC12拋丸質量提升提供可量化的技術路徑，更展望了基于大數據AI技術的工藝優化新方向，對推動壓鑄行業降本增效具有實踐指導意義。

壓鑄鋁合金ADC12的材料特性

1、化學成份

主要元素及其作用

ADC12主要包含硅（Si）、銅（Cu）、鎂（Mg）、錳（Mn）、鐵（Fe）、鋅（Zn）、鋁（Al）。其中：

硅：含量允許在9.5~11.5%，如果低于9.5%，會出現合金流動性差，產品填充不完整，如果超過11.5%，則易出現過量偏析或和鐵鋁化合形成片狀晶體，破壞合金組織的穩定，產品疏松；

銅：含量允許在1.5~3.5%，如果低于1.5%，會出現產品的強度及硬度下降，如果高于3.5%，會出現抗腐蝕能力下降；

鎂：含量在0.1~0.3%，如果鎂含量低于0.1%，會出現產品的強度及硬度下降，如果高于0.3%，會導致壓鑄時產品產生熱裂等缺陷；

錳：含量在0.2~0.5%，如果低于0.2%，會出現合金的晶粒粗大，抗拉強度和屈服強度同時降低，如果高于0.5%，會出現合金的硬脆性增高，難以加工，易脆斷；

鐵：含量在0.6~1.2%，如果低于0.6%，易粘模，形成產品拉傷變形，如果高于1.2%，會出現合金因硬脆而開裂；（鐵和硅同時超高，容易形成片狀的硅-鐵-鋁晶體，造成晶間腐蝕，合金強度下降）

鋅：含量≤1.2%，所以鋅在ADC12合金里可以沒有（在提煉其他合金時難以清除），如果有，必須小于1.2%。

另外回爐料的搭配比例也非常關鍵，如果回爐料過多，會造成產品結晶晶粒粗大，產品的強度及硬度降低。

綜上所述，合金的化學成份（百分含量）基本決定了其機械性能，也制約著產品的外觀及內部結晶組織結構。

2、物理性能

ADC12鋁合金的密度大約為2.7克/厘米3，熔點為580~620°C;需要注意的是這些物理性質的值會因為具體的成分差異和生產工藝等因素而有所不同。

ADC12的熱膨脹系數相對較大，這一特性與拋丸工藝存在一定關聯。

3、力學性能

ADC12鋁合金的力學性能指標通常如下：

抗拉強度：約228~296MPa;

屈服強度：約140~170MPa;

布氏硬度：約70~95HB;

延伸率：1~3%

具體的性能指標也會因成分差異和生產工藝等因素而有所不同。

拋丸工藝概述

1、拋丸原理

拋丸設備的工作機制

拋丸的工作機制主要包括以下幾個部分：

彈丸儲存與運輸系統：彈丸通常存儲在特定的料斗中，通過輸送裝置（如螺旋輸送機）將彈丸輸送到拋丸器內；

拋丸器：這是拋丸設備的核心部件，拋丸器內部有高速旋轉的葉輪，葉輪上有多個葉片，當葉輪高速旋轉時，葉片會帶動彈丸加速并高速拋射出去；

工件輸送系統：用于將待處理的工件輸送到拋丸區域，并在處理完成后將其送出，常用的輸送方式有履帶式、吊鉤式、輥道式等；

除塵系統：在拋丸過程中會產生大量的灰塵和雜質，除塵系統通過風機產生負壓，將灰塵吸入除塵器進行過濾和凈化，以保證工作環境的清潔和符合環保要求。

拋丸是一種表面處理技術，其原理主要是利用高速旋轉的葉輪將彈丸（通常是鋼丸，鋼絲切丸等）以很高的速度拋射到被處理工件的表面；在拋丸過程中，彈丸具有較大的動能撞擊工件表面時產生強烈的沖擊和刮削作用，這種沖擊能去除工件表面的氧化皮、銹蝕、污垢等附著物，同時在工件表面產生壓應力，使表面得到強化。提高疲勞強度和抗應力腐蝕能力；具體來說，拋丸設備中的葉輪在電機的驅動下高速旋轉，彈丸被葉輪加速后按特定的方向拋出，當彈丸撞擊到工件表面時會造成工件表面的材料產生塑性變形和脫落，從而達到清理和強化的效果。

拋丸的效果取決于彈丸的材質，形狀、尺寸、速度、拋射角度，以及拋丸時間等多種因素，不同的工件和處理需求需要選擇合適的拋丸工藝參數，以達到理想的處理質量和效率。

2、拋丸工藝參數

拋丸丸粒材質及大小：用于ADC12鋁合金的拋丸丸粒材料常用304不銹鋼鑄鋼丸或鋼絲切丸；其丸粒直徑為0.2~0.6毫米；

拋丸速度：用于ADC12鋁合金的拋丸速度通常為50~70米/秒；

拋丸角度：通常為30~75度；

拋丸時間：根據工件的大小，形狀和表面狀態，一般5~15分鐘；

彈丸流量：根據拋丸設備和工件情況，通常在90~280千克/分鐘；

設置原則：在實際生產中，應通過試驗和質量檢測來確定最適合被拋丸的工件的工藝參數，以獲得理想的表面處理效果和避免起皮、起皺等問題，以最小的參數獲得理想的表面處理效果是拋丸參數設置的最高追求，也是實現效益最大化的途徑之一。

3、拋丸工藝在壓鑄鋁合金ADC12產品中的應用現狀

行業內常見的做法

對工件拋丸目的僅為了增加烤漆或噴塑要求的附著力，拋丸丸粒使用較粗大，拋丸時間較短，拋丸起皮工件采用返修打磨處理，沒有精細探究拋丸起皮等問題產生原因，以及制定改善方案；

對工件拋丸后的表面質量進行嚴格要求，如色差（標準為銀白色），起皮（未脫落懸浮于產品表面的不規則片體），起皺（拋丸表面呈皺紋），變形等缺陷進行接收下限標準化；從而對壓鑄過程凡是引起產品氣孔，疏松，冷隔，流痕（滯留）等缺陷進行原因分析，并制定改善措施，對拋丸機的一些功能進行升級，持續優化，追求拋丸表面質量達到0缺陷目標。

存在的問題與挑戰

優質合格的ADC12鋁合金拋丸件是優質合格的壓鑄毛坯在經過拋丸設備的加工完成的，如果拋丸件出現起皮等問題，末位倒推分析原因：拋丸設備是否完好？→使用的拋丸丸粒是否合適？→設置的拋丸時間、速度、流量是否合適？→壓鑄毛坯打磨是否符合要求？→壓鑄毛坯是否有外觀缺陷（冷隔、流痕、花斑、氣孔、裂紋等）？→壓鑄生產時，壓鑄機及周邊設備是否完好？→工藝參數（壓射壓力、壓射速度、澆注溫度、涂料濃度及噴涂量等）是否最優？→壓鑄模具澆排系統、冷卻系統、頂出機構、型腔的光潔度、型腔的脫模斜度、型腔零件的硬度、型腔的圓角等）是否符合要求？→壓鑄模具的活動機構是否運行穩定可靠？→熔煉過程的工藝參數（回爐料搭配、熔化溫度、精煉溫度、精煉劑用量比例、氮氣設置壓力及流量等）是否最優？→ADC12化學元素是否符合要求？

在實際生產中，可能分析出某個環節出現了問題，但是在解決其問題時，必須綜合考慮是否會帶來其他問題，所以需要團隊的溝通和協作，需要多方位論證與多次實驗驗證。

03.

壓鑄鋁合金ADC12產品拋丸起皮原因分析

1、源頭-ADC12材料因素

硅（Si）含量≥11.5%：鐵（Fe）≥1.2%，產生化合過剩，以及片狀組織，表面組織疏松，在拋丸的沖擊力及刮削下，會發生起皮現象；

鎂（Mg）≥0.3%：錳（Mn）≥0.5%，鋅（Zn）≥1.2%；產生硬脆表面或裂紋表面，在拋丸的沖擊力下，會發生嚴重脫皮缺料；

銅（Cu）≤1.5%：產品的表面強度和硬度不足，在拋丸的沖擊力及刮削下，會發生凹陷變形及起皮或起皺；

回爐料比例≥50%：熔煉除渣和除氣都非常困難，物理性能和機械性能會降低，壓鑄產品難以達到良好的表面（氣孔和雜質呈現在產品填充末端表面），拋丸容易起皮。

2、壓鑄模具設計因素

模具直澆道截面與橫澆道截面比例不當，橫澆道總截面大于直澆道截面，在橫澆道處產生負壓卷氣，氣體進入模具型腔增大排氣道負荷，氣體易殘留在產品中，形成氣孔，氣孔分布到產品淺表，拋丸會起皮或起泡；

多股分支澆道填充時，澆道的間距太大，兩股澆道中間會形成回流困氣；兩股或多股澆道填充方向對沖，形成紊流，產品淺表會有氣孔（俗稱滯瘤），經拋丸力沖擊，會起皮；

模具設計循環冷卻水道時，到達了澆道填充末端，造成模具溫度始終處于較低狀態，產品淺表出現冷隔，流痕，麻面等疏松情況，經拋丸力沖擊，會嚴重起皮；

模具設計的排氣道不能滿足排氣需求（排氣速度大于350米/秒），溢流槽位置不在填充末端或缺陷位置，造成排氣和排渣不暢通及困氣，產品填充末端位置出現淺表層氣孔，拋丸力沖擊，起皮；

模具橫澆道及內澆口截面太小，填充壓力受阻，增壓力傳遞困難，產品疏松--強度和硬度不達要求，拋丸力沖擊，會起皮或變形。

3、壓鑄機及周邊設備因素

壓鑄機型板平行度及平面度（≤0.5）誤差較大，鎖模不牢固，造成分型面跑鋁水，鑄造壓力耗損，產品強度及硬度下降，拋丸力沖擊，產品起皮

壓射機構的壓射中心與定模型板壓射孔中心偏心，造成壓射沖頭卡滯，壓力耗損，產品強度及硬度下降，拋丸力沖擊，產品起皮；

沖頭與熔杯的配合間隙過大，壓射時反跑鋁水，造成沖頭卡滯，壓力耗損，產品強度及硬度下降，拋丸力沖擊，產品起皮

壓鑄周邊的真空機-真空閥堵塞，抽真空失效，產品困氣，產品淺表出現冷隔，流痕，麻面等疏松情況，經拋丸力沖擊，會嚴重起皮；

點冷卻機失效，冷卻水壓力不足，流量不足，造成模具熱集中部位過熱，產品對應該部位出現熱收縮和氧化皮起層，拋丸力沖擊，產品起皮。

4、壓鑄工藝設置因素

保溫爐溫度設置偏低（≤640°C），易出現硅偏析，易出現鋁液填充流動性降低，易出現產品填充不飽滿，產品淺表層有冷隔，流痕，麻面等疏松情況，經拋丸力沖擊，會嚴重起皮；

鑄造壓力以及填充速度設置偏低，產品強度及硬度下降，拋丸力沖擊，產品起皮；

填充高速啟動點位置設置不當：1.高速啟動點位置較前，熔杯里的空氣會卷入型腔，排氣道排氣負荷增大，氣體難以排凈，填充末端會產生氣孔，產品淺表面氣孔受拋丸沖擊力，起皮；2.高速啟動點位置較后，鋁液慢速進入型腔，會迅速變冷，產品會形成夾層（冷隔）、疏松，拋丸力沖擊，產品起皮；

噴涂時間設置過長，造成模具溫度（185~230°C）偏低或熱量不平衡，產品會出現冷隔，流痕，麻面等疏松情況，經拋丸力沖擊，會嚴重起皮；

高壓點冷設置通水時間（標準為壓射結束延時3~8秒）過長，造成模具局部溫度（185~230°C）偏低或熱量不平衡，產品會出現冷隔，流痕，麻面等疏松情況，經拋丸力沖擊，會嚴重起皮；

真空機抽真空啟動時間及結束時間設置不當，造成抽真空失效，型腔困氣，產品淺表層氣孔經拋丸力沖擊，會嚴重起皮；

5、壓鑄件毛坯打磨因素

壓鑄件毛坯的飛邊及多料未清理打磨干凈，拋丸后殘留飛皮-起皮；

壓鑄件毛坯打磨過度，將毛坯表面致密層打磨掉了，拋丸力沖擊，會起皮。

6、拋丸丸粒尺寸因素

購買的拋丸丸粒直徑不一致，大于工藝設置直徑尺寸，導致拋丸力增大，將產品沖擊起皮；

7、拋丸工藝參數設置因素

設置拋丸速度過高，沖擊力增大，導致產品起皮；

設置拋丸時間過長，連續沖擊刮削，導致產品致密層剝落，產品起皮；

設置拋丸彈丸流量過大，沖擊刮削增大，導致產品致密層剝落，產品起皮。

8、環境因素

拋丸環境不通風，溫度偏高，導致產品表面軟化，拋丸起皮。

針對壓鑄鋁合金ADC12產品拋丸起皮問題的推薦解決方案

1、材料改進措施

采購的原材料ADC12化學成分盡量取允許的中間值；

回爐料分等級處理升級至二級回爐料，搭配新料使用，并降低回爐料比例。

2、壓鑄模具澆排及冷卻系統的優化措施

通過模流分析，查找澆道填充死角、負壓卷氣紊流、末端交匯等不良填充模式，優化澆道的填充模式，減少死角回流，減少負壓卷氣，增加溢流排氣設置；

通過模流分析，查找氧化夾渣部位、熱節點，增設模具點冷裝置（機構），使模具熱平衡達到改善。

3、壓鑄機及周邊設備的檢查維護

壓鑄機的系統壓力；

壓鑄機的鎖模力——四根哥林柱受力均衡；

壓鑄機壓射系統的壓力、速度、沖頭運行位置等的準確度；

空壓機、真空機、高壓點冷機、保溫爐、噴霧機等。

4、壓鑄工藝參數的優化

保溫爐溫度設置660°C±10°C

壓鑄高速啟點在理論高速啟點基礎上提前60~100mm，試壓鑄生產毛坯送拋丸走樣驗證，確定最佳位置；

鑄造壓力按產品平均壁厚推薦值取上限（1~3mm—鑄造壓力45~60MPa;3~6mm—鑄造壓力60~80MPa；6-10mm—鑄造壓力80~110MPa）。

5、壓鑄毛坯的清理打磨要領標準提升

壓鑄毛坯的清理打磨定標準時，必須將打磨清理后的樣件拿去拋丸驗證，沒有飛邊起皮，打磨清理的標準樣件才能封存，發布，并且嚴格按樣件進行打磨清理壓鑄毛坯。

6、拋丸機的點檢維護

拋丸機必須滿足各工藝參數的設置；

拋丸機的顯示器顯示的數據必須準確。

7、拋丸丸粒的精選及新舊搭配

拋丸丸粒必須用專用篩子進行篩選，大于工藝要求直徑的丸粒篩選出來后需經丸粒供應商重新研磨后才能使用，且需重新篩選；新丸添加比例不超過60%。

8、拋丸工藝參數的固化

拋丸工藝參數需要先按比較低的拋丸速度和拋丸彈丸流量，拋丸時間盡可能短，經過試拋驗證，確認產品符合拋丸質量（不起皮，無色差）才能固化工藝參數。

9、拋丸環境的溫度控制

拋丸環境必須保持干燥通風，溫度控制在30°C以內。

實驗驗證案例

ADC12壓鑄件—電機殼體毛坯拋丸起皮問題清單

1、各起皮部位原因分析

起皮位置①②③都屬于填充末端，排氣不暢及填充壓力偏小是主要原因，其次是鋁液澆注溫度偏低；位置②顯示拋丸時間過長，表面兼有起皺的現象，實質上是產品的強度和硬度不均，且偏低（壓鑄件白坯在起皮附近有冷隔和流痕）。

2、針對各起皮部位制定改善措施

（1）疏通排氣道，并將排氣道加深0.05mm;

（2）優化壓鑄工藝參數~二快蓄能器添加氮氣（由11.5MPa增加到12MPa），儲能壓力提高（由13.5MPa增大到14.5MPa）；保溫爐溫度設置提高（由645°C提高到660°C）；

（3）優化拋丸工藝參數~縮短拋丸時間（由外露掛單面拋丸6分鐘縮短至5分鐘）。

3、實施措施團隊任務

（1）模修組修模具排氣板，排氣深度加深0.05mm

（2）壓鑄工藝組按改善措施重新設置參數二快儲能壓力14.5MPa,保溫爐溫度設置為660°C;

（3）壓鑄工藝組重新設置拋丸時間5分鐘。

4、措施的落實與檢測

落實改善措施后，經拋丸驗證，品質部檢測判定為合格，如下圖所示：

總結改善結果

用排除法尋找準確的拋丸起皮的原因，然后制定對應措施，以較小的實驗成本解決ADC12合金產品起皮問題，這種結果是壓鑄行業的追求，也是目標。

結論與展望

1、研究結論

通過對鋁合金ADC12材料的化學成分、物理性能、機械性能的分析，通過對壓鑄工藝過程的分析，總結出保證ADC12鋁合金產品強度及硬度的必要條件，通過對拋丸丸粒的了解，通過對拋丸工藝過程的分析，總結出拋丸過程對產品具有沖擊力和刮削力，綜合解析為：如果ADC12鋁合金強度和硬度不達標，拋丸易起皮；如果拋丸丸粒大，拋丸彈丸流量大，拋丸時間過長，ADC12合金產品經拋丸后也易起皮，所以需要兩者平衡。

如以上案例所述，產品的強度和硬度不達標，通過改善提高了強度和硬度，拋丸的時間過長，通過改善縮短了拋丸時間，最終獲得了ADC12合金的拋丸合格產品。

2、研究不足與展望

研究過程的不足：由于實驗次數較少，且難以檢測產品局部強度，所以沒有真正找到產品強度和硬度的適應拋丸不起皮的臨界點（數據），沒有達到最低成本成就ADC12合金產品強度和硬度與拋丸的沖擊力和刮削力的平衡。

未來研究方向的展望：隨著大數據AI技術的發展，相信同行業會將ADC12合金拋丸起皮的問題解決得更徹底，花費成本更低，收獲效益更多。

常見問題

1. Q: ADC12的鑄造性能優勢是什么？
   A: 流動性極佳，易成型復雜精密零件，且耐腐蝕性強，適合大批量生產。
2. Q: 如何避免拋丸起皮？
   A: 需綜合控制材料成分、模具排氣設計、壓鑄工藝參數（如溫度、壓力）及拋丸參數。
3. Q: 拋丸工藝參數如何設置？
   A: 彈丸材質（如不銹鋼丸）、速度（50~70米/秒）、時間（5~15分鐘）需根據工件特性調整。
4. Q: ADC12拋丸后常見缺陷有哪些？
   A: 起皮、起皺、變形等，多由材料成分超標、模具設計不良或拋丸參數不當引起。
5. Q: 模具優化方向有哪些？
   A: 通過模流分析改善澆道設計，增加排氣道和溢流槽，避免氣孔和冷隔。
6. Q: 壓鑄工藝如何調整？
   A: 提高保溫爐溫度（660°C±10°C），優化鑄造壓力和填充速度，確保產品致密。
7. Q: 拋丸丸粒如何選擇？
   A: 使用直徑0.2~0.6mm的不銹鋼丸，篩選去除過大顆粒，新舊丸粒按比例混合。
8. Q: 拋丸參數設置的最佳實踐？
   A: 初始參數設為低速度、短時間和低彈丸流量，逐步調整至不起皮且表面質量達標。