铝合金压力铸造技术的应用分析

铝合金压力铸造技术的应用分析

周彪 张绍军 陈周

广东鸿图武汉压铸有限公司

  摘要：作为一种重要的工业材料，铝合金的应用范围十分广泛。而就铝合金的铸造技术而言，随着近年来相关技术的成熟和发展，也取得了很大进展。本文以此为基础，就铝合金压力铸造的代表性工艺技术予以介绍，同时就今后铝合金压力铸造的发展方向予以展望。

        关键词：铝合金；压力铸造技术；展望与分析

        1铸造铝合金的应用现状

        在中国，压铸业的发展仍然是一个新兴产业。压铸件的产量在短时间内发生了翻天覆地的变化。压铸技术的不断进步和发展为铝合金的生产提供了先进的技术基础，特别是铝合金因其优异的性能而得到广泛应用。例如，发动机汽缸，车身等都是由铝合金压铸而成。市场需求的不断扩大，也促进了我国铸造铝合金行业发展迅速。[1]今天，随着国外先进压铸技术生产线的不断引进，中国铸造铝合金行业逐步实现了全自动化生产技术水平。然而，引进大量先进技术不仅耗费了中国巨额外汇，而且还使中国许多中小企业受到市场的影响。因此，如何改进自有品牌铝合金压铸技术，如何扭转被动发展态势，铝合金铸造技术，特别是铝合金材料成型技术的研究，作为关键技术展开了广泛的研究和探讨。铝工业的发展为铝合金技术的发展提供了充足的物质基础，汽车工业作为铝合金材料的主要消费市场，汽车技术的创新也促进了铝合金成形技术的发展。为此，研究铸造技术，提高技术含量，提供铸件附加值是铸造行业参与国际竞争的前提和保证。

2 铝合金压力铸造技术应用工艺现状简析

众所周知, 内部气孔与疏松是铝合金压力铸件最常见的缺陷, 其很大程度上限制了铝合金压力铸件的应用范围与使用效果。为了有效提升铸件的性能, 近年来国内外也采用了很多具有代表性的升级工艺。

2.1 真空压铸

真空压铸的主要方式在与通过将压铸型腔内的空气抽出, 在所形成的真空状态下促进金属液压铸成型。相比于传统的压铸技术, 真空压铸的技术特点也十分民明显, 首先便是有效减少或消除压铸件内部的气孔, 继而有效提升铸件的表面质量与整体性能。其次在真空压铸的过程中有效的降低了型腔的反压力, 这意味着可以应用于较大或是较薄铸件的铸造之中。

2.2 加氧压铸

所谓的加氧压铸实际上就是在充填型腔之前, 用氧气进行压室以及型腔的充填。在这个过程中, 氧气一方面可以通过排气槽有效排除, 另一方面压铸件内也也不易产生气孔。加氧压铸的特点也十分显著, 首先气孔的消除与减少持续提升了铸件的质量, 同时对于压铸件的作业温度有了很大程度的拓展。最后相比于真空铸造, 加氧铸造方式不仅结构更为简单, 且操作方便。

2.3 半固态压铸

所谓的半固态压铸实际上就是在液态金属呈凝固状态以前进行有效的搅拌, 在一定的冷却速率下获得更高的固体组分浆料。当下具体应用的有搅溶铸造法与流变铸造法, 在将近三十年的发展历程中, 半固态成型技术由于其独特的优势与广泛的应用前景饱受关注。首先在搅拌的过程中已经有大量的融化潜热消散, 所以这有效降低了浇注的温度同时减少了对于相关部件的热冲击。其次半固态金属粘度远高于液态金属, 其在内浇道处的流速较低, 所以在充填式能够有效的方式喷溅与湍流, 这也避免了过多空气的卷入。第三由于半固态金属的收缩较小, 所以铸件的质量也会相对提升。最后, 由于半固态金属在输送到压室的过程中呈现一种软固体的形态, 所以就操作而言也相对简便。

2.4 先进模式的液态高压铸造

为了提升高压铸件的质量, 同时也为了缩减模具制造的周期与成本, 运用CAE技术进行设计制造无疑也是十分理想的选择。由于高圧铸造中所需面对的压力较大且充型时间较短, 所以国际范围内对于很多层面的预算精度还有待提升。其中边界条件作为制约预测精度的关键所在, 加强边界条件的优化至关重要。通过对高圧铸造过程中的不同因素进行测定, 继而得到较为精准的CAE边界条件, 以此来优化模具结构以及铸造过程, 这便是更为先进的液态高压铸造工艺。国外的很多公司已经就该工艺的改造探索予以了高度的关注, 国内对于该技术的探索同样也有很长的路要走。

   3铝合金压力铸造技术的特征

        就铝合金压力铸造技术来说，它把液态、半固态的铝合金加入室内压铸机中进行加工，利用压力铸造机的高压、高速特性使液态的铝合金成型。这一方式可以提高金属材料的冶炼效率，使金属各方面的性能增强，现在它的运用范围也在逐步扩大，铝合金压力铸造技术有以下几个特点：

        （1）生产效率较高，压力在一定的范围之内，初始速度较快，耗费的时间较少，生产铸造周期短，实现一次操作循环的时间仅仅只有十几秒，可以用于规模性的量产，生产的数量越多越能节约经济成本。（2）铸造器件精度较高，性能优越。铸造器件轮廓清楚、制作精细，表面光滑，无粗糙的纹理，不需要借助机械加工就能实现装配工作，多用于铸造壁薄的器件，铸造的器件含气量较低，结构紧密、具有较好的承重能力，和灰铸铁相比，它具有更大的强度、更好的导热性以及更长的使用寿命。（3）使用特殊的铸造方法可以优化装配工序使制造流程更简单，譬如镶铸法，可以使用钢、铸铁、铜等材料制作铸件。（4）因为铸件速度较快，空气排出困难，铸件内会残留细密的气泡，当存留的气泡过大时会给铸件带来严重的影响，最坏时会导致器械报废。

4铝合金压铸技术的发展前景

        4.1 加强专用传感器及探测器的研发

        在铝合金液体压铸过程中，高性能传感器和探测器起着重要作用。例如，用于高温环境的涡流传感器，铝合金接触传感器，以及接触式温度传感器和 X射线管芯探测器的应用，在铝合金液体铸造过程中，可以精确地监控诸如喷射位移，压力和速度的过程参数。同时这些部件的应用还能实现就压铸件的性能进行实时的监测，继而为提升铸件质量提供支持。

        4.2 加强高新技术的应用

        高新技术的发展与应用是每一个领域发展的重要推动力，就铝合金液态铸造工艺的开展而言，高新技术特别是伺服控制技术的应用意义重大。它对提高压铸过程的控制精度有着至关重要的影响。众所周知，压铸件的质量取决于压铸件的注射性能。现代化压铸机在压射控制方面已经能够实现精准的编程，但是在压射过程中也会不可避免的产生一定的偏差。这要求需就压射参数变化的规律予以掌握，同时加强对压铸机的伺服控制，只有如此才能保证压铸机始终处于一种最为合理的状态。

        4.3 压力铸造过程中的CAE技术

        亦如上文所示，CAE技术的应用前景十分广泛。在整个压铸过程中，可以通过检测与压铸过程相关的信号来进一步研究和模拟填充过程。这允许压铸过程的可视化，以及诸如注射速度，高速切换位置，模具温度和铸造温度等因素的实时和有效分析。这些分析结果对模具设计和生产过程控制具有重要的指导价值。

 5结语：

        综上所述，为了保障可以生产出高质量的铝合金金属材料，我们就需要对其冶炼技术进行不断的创新与优化，从而才能推动相关铸造工艺的应用变得更加高效、可靠与合理。在应用压力铸造技术的过程中，相关工作人员需要把握好该技术的应用要点，并根据铝合金铸造需求来全面的提升相关产品的性能，这样才能在降低金属成品质量问题的同时，促使铝合金材料的使用效率与范围扩大，进而为我国社会的长久稳定发展带来积极推动力。

        参考文献：

        [1]压力铸造用铝合金[J].   铝加工. 2013(01)

        [2]铸造铝合金技术的现状及未来发展[J]. 梁宏伟.  企业技术开发. 2012(32)