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铝合金压力铸造技术的应用分析

发表时间：2020/8/5 来源：《基层建设》2020年第10期作者：刘华李伟王凯

[导读] 摘要：随着社会经济的不断增长，我国的各行各业都得到了充足的发展，因而对于金属材料的应用频率也就越来越高。

        广东鸿图武汉压铸有限公司湖北 430200
        摘要：随着社会经济的不断增长，我国的各行各业都得到了充足的发展，因而对于金属材料的应用频率也就越来越高。铝合金材料是近些年来应用最为广泛的一种金属材料，其在交通运输业、航天科技、电子技术等方面都有不错的应用效果。而目前各大铸造单位为了提升铝合金金属的冶炼效率与质量，开始纷纷应用起了压力铸造技术。该技术作为当前最先进的、无需切削的铸造工艺，其具有铸造效率高、精准度强以及金属铸造完整性好等特征，极大的提升了铝合金金属的生产效率与品质。基于此，本文将对铝合金压力铸造技术的应用进行深入的分析，希望可以为相关从业人员提供一定的参考与借鉴。
        关键词：铝合金；压力铸造技术；应用分析
        现阶段，科学技术的日益进步以及社会对铝合金材料需求量的不断增加，促使铝合金的冶炼方法以及工艺技术得到了不小的完善与成熟，进而推动我国铝合金工业发展步入到了全新的阶段。铝合金材料正在以其质量轻便、塑造性强等物理特性与化学特性而受到社会各行业的关注与应用，其在汽修制造以及飞机铸造等行业中的合理应用，不仅可以有效的提升产品外观美感，同时还可以降低相关成本，因而有效的提升铝合金冶炼效率与质量就显得很有必要了。应用压力铸造技术来实现铝合金冶炼效率与质量的增强，乃是近些年来最佳的铸造工艺，这对于提升铝合金产品质量，促使铝合金铸造产业步入可持续发展道路中有着积极的促进作用。
        1、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。
        2、压力铸造技术的应用领域以及注意事项
        （1）压力铸造技术无需加工即可实现精密铸造的效果，它在汽车、航空等工业领域均有应用，多用于生产非铁金属、小型、形状复杂的器件。（2）压铸器件的厚度要均衡，在三至四毫米的范围内最佳，最大值不能超过八毫米，避免缩孔等情况发生。（3）压铸器件不能应用于高温环境下或进行热处理，防止压铸器件气孔里的气体受热膨胀造成铸件形变。（4）压铸器件具有较差的塑性以及韧性，不能当作撞击器件使用。（5）不要运用机械的方法加工压铸器件，避免内部产生空隙。
        3、铝合金压力铸造的技术手段
        铝合金压力铸造法可以提高冶炼金属的效率，解决冶炼过程中产生的一系列问题，提高产品质量，但从铝合金金属本身的结构来看，冶炼结束后铝合金压铸器件内会产生气孔、疏松等问题，降低金属材料的整体质量，产生不必要的风险，影响使用性能以及应用范围。为了保证生产中的问题有效地解决，现阶段铸造业普遍使用全新的冶炼方法减少金属材料冶炼问题，针对常见的几种问题分别有以下几种解决措施：
        3.1真空压铸
        真空压铸是利用辅助设备将压铸型腔内的空气抽出，在形成真空状态下，将金属液压铸成形的方法。真空压铸的特点是：(1)可消除或减少压铸件内部的气孔，提高铸件的力学性能和表面质量；(2)真空压铸时大大地减少了型腔的反压力，可使用较低的比压甚至可用小机器压铸较大和较薄的铸件；(3) 可使用铸造性能较差的合金。

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        3.2加氧压铸
        加氧压铸是在铝合金液充填型腔前，用氧气充填压室和型腔而取代其中的空气。充填时，氧气一方面通过排气槽排出；另一方面由喷射的铝液与没有排出的氧气发生化学反应而产生氧化铝微粒，分散在压铸件内部，使压铸件内不产生气孔。加氧压铸的特点：(1) 消除或减少气孔，提高铸件质量，其中提高机械强度达10％、伸长率为 1.5～2 倍，因压铸件内无气孔，可经热处理从而使强度进一步提高，屈服极限增加，冲击性能也显著提高。(2)压铸件可在 290～300'12的环境中工作。(3)加氧压铸与真空压铸相比，结构简单，操作方便，投资少。
        3.3半固态压铸
        液态金属快要凝固前进行剧烈搅拌，就会促使液态金属在冷却速率的作用下形成具有50％或者更高成分的固体组分浆料，此浆料就是半固态压铸所需要应用的最佳材料。其所具有的优点有：（1）已经搅拌过的半固态金属其内部热量会大大降低，这样就会促使其对浇注温度的要求放宽，并且其压铸时的热量也不会对压室、压铸型腔和压铸机有过大冲击，这样就会延长高压铸模的使用寿命；（2）半固态金属具有较高的粘度，其被注入模具时不会产生喷溅和湍流，从而就会降低空气的卷入量；（3）收缩性较小的半固态金属压铸而出的铸件不会出现疏松、缩孔现象；（4）半固态金属的压铸操作流程非常简便。
        3.4先进模式的液态高压铸造
        为了获得高质量的高压铸件以及缩短模具的设计过程和降低制造成本，最有效的办法是利用 CAE 技术进行优化设计。但是由于高压铸造的压力高、充型时间短，目前在国际上对诸如模具变形、模具刚度、流动时间、压缩空气的压力以及真空的泄漏等因素的预测精度还比较低。特别是由于边界条件难于把握，是制约提高预测精度的关键。所以应该先从边界条件人手，对实际高压铸造过程的各个因素进行测定，得到精确的CAE 边界条件，以提高预测精度，优化铸造过程与模具结构，监控铸造过程并使其可视化，这是先进模式的液态高压铸造工艺。我国这方面研究基本上还是空白。
        4、铝合金压力铸造技术的未来发展趋势
        (1) 在铝合金压力铸造的开发上应用传感器控制原理，以此来精确元件在铸造过程中的温度承受能力，抗压承受力，以及参数的智能变化，做出更加精准的跟踪式记录分析：例如高温铝合金压力传感器、涡流式耐热传感器、超声波形状分析仪、接触式温度传感器、 X 射线晶粒探测器等，利用专业的设备对采集的图像数据进行分析，精细到位，在细微之处发现大的改进；( 2) 利用压力铸造监控的 CAE 技术，对铝合金在压力铸造过程中的信号进行数字化模拟通过详细的数字模拟，还原信号数据，实现铸造过程的可视化处理，弥补压力铸造技术在应用过程中的不足之处，找到合适的突破口，制定科学合理的解决方案，排除多种认为因素的干扰，控制温度、压力、速率等制约性条件；( 3) 通过专业精准的分析，设计更为高效的铸造模具，从而提高铸件的使用周期，从另一个程度上讲，在节约成本的同时，也是技术的创新突破随着众多创新科技的应用，铸件的设置必定更加轻便，更加符合人们的审美感官和性能要求，其复杂程度也会有更高的技术替代，实现高性能铸件的应用投入。
        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)
        [3]铝合金熔模铸造技术现状及发展[J]. 刘国利. 特种铸造及有色合金. 2010(01)