鑄造技術(shù)路線圖：高壓鑄造
發(fā)布時間：2017-08-09 21:36 來源：tommy 閱讀：
壓力鑄造是近代金屬加工工藝中發(fā)展較快的一種少無切削的特種鑄造方法，具有生產(chǎn)效率高、經(jīng)濟指標優(yōu)良、鑄件尺寸精度高和互換性好等特點，在制造業(yè)，尤其是規(guī)?；a(chǎn)業(yè)得到了廣泛應用和迅速發(fā)展。壓力鑄造是鋁、鎂和鋅等輕金屬的主要成形方法，適用于生產(chǎn)大型復雜薄壁殼體零件。壓鑄件已成為汽車、運動器材、電子和航空航天等領域產(chǎn)品的重要組成部分，其中汽車行業(yè)是壓鑄技術(shù)應用的主要領域，占到70％以上。隨著汽車、摩托車、內(nèi)燃機、電子通信、儀器儀表、家用電器、五金等行業(yè)的快速發(fā)展，壓鑄件的功能和應用領域不斷擴大，從而促進了壓鑄技術(shù)不斷發(fā)展，壓鑄件品質(zhì)不斷提高。
在壓鑄過程中，熔融金屬在沖頭的作用下以高速充填型腔（一般可達10～100 m/s），并在高壓（常見的壓力為15～100 MPa） 下結(jié)晶凝固形成鑄件。高壓、高速是壓鑄的主要特征。根據(jù)不同階段沖頭速度以及壓力的變化，以冷室壓鑄為例，壓鑄一般分為給湯、壓射（分慢壓射和快壓射兩個階段）、保壓凝固、開模和取樣等過程。在給湯過程中，高溫金屬液與空氣接觸，發(fā)生氧化，所產(chǎn)生的氧化物會隨著壓射過程進入型腔，造成氧化夾雜。在低速壓射過程中，當?shù)退偎俣冗^高時，位于沖頭前端的金屬液易向前翻轉(zhuǎn)而卷入空氣，形成氣孔，在高速充填過程中，金屬液以湍流形式進入型腔，型腔中的空氣來不及排出而被金屬液卷入，最終導致鑄件中出現(xiàn)氣孔。由于壓鑄件多數(shù)為復雜薄壁件，因此為了滿足其充型完整性，通常將內(nèi)澆口設計得非常小，以保證可以達到高速充填的效果，但在凝固過程中，較小的內(nèi)澆口相比于鑄件易于較早凝固，從而阻斷了壓室與型腔間的液相補縮通道，使得后續(xù)的高壓補縮階段作用時間較短，效果不甚理想。另一方面，壓室預結(jié)晶組織（ESCs） 作為壓鑄件中一種典型組織，是金屬液在壓室中凝固形成的預結(jié)晶顆粒隨熔體充填型腔而形成的粗大枝晶狀晶粒，在ESCs聚集的區(qū)域，由于補縮效果不理想，極易出現(xiàn)縮孔缺陷。
因此，氣孔和縮孔構(gòu)成了壓鑄制品的主要缺陷———孔洞缺陷。孔洞缺陷造成壓鑄件力學性能的下降和不穩(wěn)定，降低壓鑄件的氣密性，并限制了壓鑄件的焊接和熱處理應用。靠近表面的孔洞缺陷還會造成壓鑄件在機加工后報廢，極大地限制了壓鑄件的應用范圍。
雖然壓鑄件現(xiàn)已廣泛應用于汽車、通信電子及航天，但由于其絕對強度較低、高溫力學性能較差且難以進行后續(xù)的熱處理、焊接等工藝。因此，壓鑄件主要用于生產(chǎn)常溫下對力學性能要求不高的殼體零件，而對于對力學性能有較高要求的結(jié)構(gòu)件仍采用其他生產(chǎn)效率相對較低、經(jīng)濟指標相對較差的成形工藝或其他比強度較低的材料。隨著我國汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，一方面對汽車用壓鑄件的需求量日益提升；另一方面為了應對環(huán)境污染以及資源緊張的發(fā)展現(xiàn)狀，對汽車用壓鑄件的質(zhì)量要求及應用范圍提出了更高的要求。相關(guān)文獻指出，車身重量每降低10％，就可以降低5％～7％的能源消耗。因此發(fā)展高性能、高致密度壓鑄成形技術(shù)以拓展壓鑄件應用范圍，是壓鑄行業(yè)未來主要的發(fā)展趨勢。
