铝合金压力铸造技术现状探讨

铝合金压力铸造技术现状探讨

张亮,何名骏

广东兴发铝业（江西）有限公司  江西 宜春  336000

摘要:近年来随着铝的冶炼方式与工艺革命的不断发展，铝工业的发展获得前所未有的保障与动力。当下交通运输、航天航空、通讯等诸多部门的发展均离不开铝合金的应用。而在世界范围内，各国也就铝合金材料的成型技术予以了广泛的关注。我国压铸工业的发展从无到有，时至今日已经成为了一个独立的完整产业。同时我国社会发展对于铝合金的需求也十分的旺盛。在今后工作的开展中，我们首先应该明确铝合金压力铸造技术的发展方向，而后加强先进共性技术的发展与成型。

关键词:铝合金；压力铸造技术；展望

1铝合金压力铸造技术应用方面现状简析

铝合金压力铸造技术是整个压铸行业最为重要的依托技术，时至今日随着相关产业的发展与升级，铝合金压力铸造技术的应用范围已经遍布社会发展的每一个领域。在西方发达国家里，汽油机的大部分缸盖以及半数缸体均采用铝合金铸造，同时柴油机的铝合金缸盖缸体所占比例也在不断提升。总体而言我国铝合金压力铸造市场的发展对于铝合金高压铸造技术的需求十分旺盛，同时也具有较大的发展潜力。

2铝合金压力铸造技术的特点

压力铸造技术是目前铸造生产中技术含量较高的先进铸造技术之一，高速充型和高压凝固时压力铸造时液态金属充填成型的两大特点，也是压力铸造工艺与其他铸造的最根本区别。铝合金压力铸造是在压铸机的压室内，浇入液态的铝合金，使它在高压和高速下充填型腔，并且在高压下成型和结晶而获得铸件的一种铸造方法，压铸工艺的主要优点。

(1)压铸件尺寸精度高、表面粗糙度低。压铸生产使用非常精密的压铸模，可以生产出尺寸精度高、表面粗糙度非常低的压铸件，且尺寸稳定、互换性好。压铸件尺寸精度一般可达IT11~IT13,有时可以达到IT9级。表面粗糙度参数Ra值一般在0.8~6.3μm之间，最低可达0.4μm。一般压铸件在清理飞边毛刺后不经机械加工或仅对个别部位少量加工即可使用。

(2)可压铸薄壁复杂铸件。在高速高压下，液态金属的充型能力及压实效果大大提高，因而可以生产出薄壁、复杂、轮廓清晰的压铸件。铝合金压铸件最小壁厚可达0.5mm,压铸件最小铸出孔径可达0.7mm。

(3)压铸件的表面硬度和强度高。由于压铸模具的激冷作用，压铸件能快速凝固，使表面层组织比较致密，表面硬度和拉伸强度都较高，其中拉伸强度比砂型铸件高20%~30%。

(4)压力铸造生产时易在压铸模上设置定位机构，满足某些铸件局部特殊性能的要求，进行带有镶件的压铸件生产。

由于充型速度快，空气难以排出，容易被压碎为细密的气泡残留在铸件。而高温会使压铸件内部气孔中的气体发生膨胀，使铸件表面发生鼓包等现象，因此一般压铸件不能进行高温热处理，但针对某些零件如缸体，可根据使用情况进行T2热处理，确保消除铸造残余应力。

3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。

3.1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。

3.2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。

3.3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。

3.4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。

4铝合金压力铸造技术的发展展望

4.1加强专用传感器及探测器的研发

在铝合金液态压铸的过程中，高性能传感器以及探测器作用重大，例如用于高温环境下的涡流传感器、铝合金接触传感器以及接触式温度传感器和X射线晶粒探测器的应用，可以在铝合金液态铸造的过程中就压射位移、压力以及速度等工艺参数予以精准的监控。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。其对于提升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压射性能。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，通过对压铸过程有关信号的检测，可进一步就填充过程予以研究与模拟。这可以实现压铸过程的可视化，同时就注射速度、高速切换位置以及模具温度和铸造温度等因素进行实时有效的分析。这些分析结果对于模具的设计以及生产过程的控制都具有重要的指导价值。

结语

铝合金压力铸造技术的发展对于整个行业乃至整个社会的发展均有着重要的意义，就现阶段相关技术的发展而言，铝合金的压力铸造技术还有很多可供提升的环节，在今后的工艺改革与技术升级中，这需要广大从业者予以广泛的关注与积极的探索。本文所述内容皆立足实践，就铝合金压力铸造技术的发展现状及未来前景进行了简要的探析，旨在通过相关研究工作的开展，为铝合金压力铸造领域的发展提供积极地参考。

参考文献

[1]冯清梅.铝合金消失模铸造技术的研究及应用现状[C]//铸造学术年会.2013.

[2]刘国利.铝合金熔模铸造技术现状及发展[J].特种铸造及有色合金,2010,30(1):72-74.