鋁壓鑄的技術(shù)知識
(1)氣孔率大大降低;(2)真空壓鑄的鑄件的硬度高,微觀組織細(xì)??;(3)真空壓鑄件的力學(xué)性能較高。近來,真空壓鑄以抽除型腔中的氣體為主,主要有兩種形式:(1)從模具中直接抽氣;(2)置模具于真空箱中抽氣。
采用真空壓鑄時,模具的排氣道位置和排氣道面積的設(shè)計至關(guān)重要。排氣道存在一個“臨界面積”,其與型腔內(nèi)抽出的氣體量、抽氣時間及充填時間有關(guān)。
當(dāng)排氣道的面積大于臨界面積時,真空壓鑄效果明顯;反之,則不明顯。真空系統(tǒng)的選擇也非常重要,要求在真空泵關(guān)閉之前,型腔內(nèi)的真空度可保持到充型完畢。充氧壓鑄技術(shù)壓鑄件氣孔中的氣體絕大部分為N2和H2,幾乎沒有O2,主要原因是O2與活性金屬發(fā)生反應(yīng)生成了固體氧化物,這為充氧壓鑄技術(shù)提供了理論基礎(chǔ)。充氧壓鑄是在壓鑄前將氧氣充入型腔,取代其中的空氣。當(dāng)金屬液進入型腔時,一部分氧氣從排氣槽排出,殘留的氧與金屬液發(fā)生反應(yīng),生成彌散狀的氧化物微粒,在鑄型內(nèi)形成瞬間真空,從而獲得無氣孔的壓鑄件。充氧壓鑄過程中,型腔內(nèi)的真空是由化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的。生產(chǎn)中為保證安全性,應(yīng)嚴(yán)格控制充氧量,降低型腔壓力,使其與充氧壓力相匹配。將真空壓鑄與充氧過程結(jié)合起來,使型腔處于負(fù)壓狀態(tài),可獲得更好的效果。
在金屬液充型過程中,應(yīng)使金屬液以彌散噴射狀態(tài)充型。澆道尺寸的大小也對充氧壓鑄的效果有較大影響,適當(dāng)?shù)臐驳莱叽缂瓤梢詽M足金屬液以紊流形式充滿鑄型,又可以避免金屬液溫度下降得過快。氧化物的高度彌散分布不會對鑄件產(chǎn)生不利影響,反而可提高鑄件的硬度,并使熱處理后的組織細(xì)化。充氧壓鑄可用于與氧反應(yīng)的Al、Mg及Zn合金。目前,采用充氧壓鑄可生產(chǎn)各種鋁合金鑄件,如:液壓變速器殼體、加熱器用熱交換器、液壓傳動閥體、計算機用托架等對于需熱處理或組焊、要求氣密性高和在較高溫度下使用的壓鑄件,充氧壓鑄具有技術(shù)和經(jīng)濟上的優(yōu)勢。半固態(tài)壓鑄技術(shù)半固態(tài)壓鑄是在液態(tài)金屬凝固時進行攪拌,在一定的冷卻速度下獲得約50%甚至更高固相組分的漿料,然后用漿料進行壓鑄的技術(shù)。半固態(tài)壓鑄技術(shù)目前有兩種成形工藝:流變成形工藝和觸變成形工藝。前者是將液態(tài)金屬送入特殊設(shè)計的壓射成形機筒中,由螺旋裝置施加剪切使其冷卻成半固態(tài)漿料,然后進行壓鑄。后者是將固態(tài)金屬粒或碎屑送入螺旋壓射成形機中,在加熱和受剪切的條件下使金屬顆粒變成漿料后壓鑄成形。半固態(tài)壓鑄成形工藝的關(guān)鍵是有效制取半固態(tài)合金漿料、精確控制固液組分的比例及半固態(tài)成形過程自動化控制的研究開發(fā)。
為實現(xiàn)半固態(tài)成形的自動化生產(chǎn),美國科學(xué)家認(rèn)為需要大力發(fā)展以下幾種技術(shù):(1)具有自適性、靈活性的棒料運輸;(2)精密的壓鑄潤滑及維護;(3)可控的鑄件冷卻系統(tǒng);(4)等離子除氣及處理。
擠壓壓鑄技術(shù)擠壓壓鑄又稱“液態(tài)金屬模壓”。其鑄件致密性好,力學(xué)性能高,且無澆冒口。我國的一些企業(yè)已將其應(yīng)用于實際生產(chǎn)中。擠壓壓鑄技術(shù)具有極好的工藝優(yōu)勢,它能替代傳統(tǒng)壓鑄、擠壓鑄造、低壓鑄造、真空壓鑄工藝,以及對差壓鑄造、連鑄連鍛、半固態(tài)加工的流變鑄造工藝進行兼容。專家認(rèn)為,擠壓壓鑄技術(shù)是一項前沿性的新技術(shù),橫跨多個工藝領(lǐng)域,內(nèi)涵豐富,創(chuàng)新性強,極具挑戰(zhàn)性。
電磁泵低壓鑄造電磁泵低壓鑄造是一種新崛起的低壓鑄造工藝,與氣體式低壓鑄造技術(shù)相比,在加壓方式方面是完全不同的。其采用非接觸式的電磁力直接作用于液態(tài)金屬,大大降低了由于壓縮空氣不純及壓縮空氣中氧的分壓過高所帶來的氧化和吸氣等問題,實現(xiàn)了鋁液的平穩(wěn)輸送和充型,可防止由于紊流造成的二次污染。另外電磁泵系統(tǒng)完全采用計算機數(shù)字控制,工藝執(zhí)行非常準(zhǔn)確、重復(fù)性好,使鋁合金鑄件在成品率、力學(xué)性能、表面質(zhì)量和金屬利用率等方面都具有明顯的優(yōu)勢。這項技術(shù)隨著研究的不斷深入,工藝也愈來愈成熟。
壓鑄設(shè)備的發(fā)展通過近幾年的發(fā)展,中國壓鑄機的設(shè)計水平、技術(shù)參數(shù)、性能指標(biāo)、機械結(jié)構(gòu)和制造質(zhì)量等都有不同程度的提高,特別是冷室壓鑄機,由原來的全液壓合型機構(gòu)改為曲肘式合型機構(gòu),同時還增加了自動裝料,自動噴涂,自動取件,自動切料邊等,電器也由普通電源控制改為計算機控制,操控水平大大提高,有的已經(jīng)達到或接近國際水平,正在向大型化、自動化和單元化進軍。
在此期間,國內(nèi)新的壓鑄機企業(yè)陸續(xù)嶄露頭角,其中香港力勁公司是典型的代表,該公司開發(fā)了多項國內(nèi)領(lǐng)先的壓鑄機型,例如,臥式冷室壓鑄機 大空壓射速度6m/s(1997年)和8m/s(2000年初),鎂合金熱室壓鑄機(2000年初)勻加速壓射系統(tǒng)(2002年), 大空壓射速度10m/s及多段壓鑄系統(tǒng)(2004年6月),實時控制壓射系統(tǒng)(2004年8月)和鎖模力30000kN的大型壓鑄機(2004年7月)等。
近年來,上海壓鑄機廠,灌南壓鑄機廠等骨干企業(yè)都開發(fā)了 大空壓射速度為8m/s以上的臥式冷室壓鑄機和鎖模力在10000kN以上的大型壓鑄機;2005年投產(chǎn)的廣東順威伊力精壓科技有限公司將生產(chǎn)10000kN~30000kN大型壓鑄機??梢娭袊谛纬梢粋€有實力的、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的壓鑄機制造業(yè)。中國現(xiàn)有壓鑄機總數(shù)1.2萬臺,其中國產(chǎn)壓鑄機約占85%,進口壓鑄機約占15%。近兩年中國壓鑄機的年銷售量均在1800臺以上,其中10000kN及以上壓鑄機占2%,8000kN~9000kN壓鑄機占5%,5000kN~7000kN壓鑄機占13%,3500kN~4000kN壓鑄機占20%,3000kN及以下壓鑄機占60%。在3000kN以下壓鑄機中,熱室壓鑄機約占30%。