广东鸿图南通压铸有限公司 226300
摘要：压力铸造的特点是高速高压。在压铸过程中，金属液在进入型腔时难免进入空气，所以压铸件不适合利用热加工来提高力学性能。高真空压铸工艺可以减少压铸件内气孔，提升压铸件力学性能。 本文介绍的新型高真空压铸用真空截止阀是在传统真空截止阀的一主动一从动两类活塞的结构基础上，通过液体金属冲击主动活塞提供动力，从动活塞封闭气路则由传动机构带动的动作原理。用杠杆作为传动机构是其特点，它的优点在于可随时调节传动比，可随时开关活塞、既方便又可靠，改变了传统技术存在的设计灵活性差、不可靠的缺陷。
关键词：铝合金压铸技术；高真空技术
一、真空压铸法及其工作原理
真空压铸法是在型腔保持真空状态的情况下，把金属液填充到型腔的过程，因为卷入的气体少，铸件有较好的力学性能，且真空压铸保留了传统压铸法的优点。
高真空压铸工作原理是在传统压力制造技术的基础上加以对型腔内气体抽出的技术，即利用真空抽取设备将压铸模内压室和型腔内的空气抽出，使金属液体在真空的状态下充填型腔。在压铸过程中利用真空压铸技术进行铸造，能提高铸件内部结构致密度，消除或明显减少压铸件表面气孔现象，可以有效提升压铸件表面质量，提高铸件的力学性能。
二、真空铝合金压铸法与普通压铸法区别
真空铝合金压铸法与普通压铸法相比具有以下特点：
(1)减少气孔现象的发生；
(2)真空压铸的产品硬度高，微观结构精细；
(3)真空铝合金压铸件有更高的力学性能。
三、真空铝合金压铸法的优缺点
1、真空铝合金压铸主要以抽除型腔中的空气为主，通常有两种形式：
(1)从型腔中直接抽取；
(2)把模具放入真空箱中抽气。利用真空铝合金压铸时，对模具排气道位置和排气道面积的合理设计非常关键。型腔内抽出的气体量、抽气时长及填充时间影响着排气道的“临界面积”。当排气道的面积比临界面积大时，铝合金压铸件的效果就好；反之，则不理想。
2、整体而言，真空压铸法具有以下优点：
（1）真空压铸法能够让铸件内部的气孔减少或彻底清除，提高压铸件的力学性能和表面质量，改善整体性能；
（2）真空压铸法可使型腔内的反压力减少，对合金的要求没有那么严格，甚至用小机器就可以压铸大型铸件；
（3）真空压铸法使充填条件得以改变，对较薄的铸件也可压铸；
（4）真空压铸法和普通压铸方法相比，生产效率几乎一样。
真空压铸法的缺点是：
（1）具有复杂的模具密封结构，制造及安装工序繁琐，成本较高；
（2）真空压铸法需要合理控制，才能达到理想效果。
四、高真空压铸技术开发
1、铝液的熔炼
铝合金液体的质量直接影响到产品的质量，铸件的力学性能与合金中化学成分含量、有无杂质、气体含量有关。熔炼的合金锭与回炉料的比例必须严格控制，需要对回炉料进行清洁及烘干处理。熔炼的温度不能超过1760°C，温度高易产生氧化吸气，温度太低又不易分离残渣，而且会对熔化效率造成影响。
铝合金溶液的纯度按照机理分为吸附精炼和非吸附精炼。吸附精炼通过精炼剂产生吸附氧化夹杂和表面氢气，达到提升铝液纯度的目的。而通过其它物理效应的精炼技术统叫做非吸附精炼。
目前应用最普遍的精炼方法是利用氮气通过除气机的旋转头吹入到铝液中，精炼过程要严格掌握铝液的温度、气体多少、除气机的速度、旋转头插入铝液的深度及除气精炼的时长。
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2、真空阀的选用
真空阀是真空压铸的一个关键，目前真空阀分为机械阀结构、液压式电磁控制阀结构及冷却排气片结构。
机械阀的工作原理是运用金属液的动能在最后充型点时关闭机械阀。
液压式电磁控制阀工作原理是将阀放入压铸模具中，它具有排气能力大，抗污能力强的优势；弊端是需要电磁控制，关闭响应时间跟电磁阀有直接关系。且对压铸单元控制系统要求高，电磁阀的工作过程受压铸设备控制。
冷却排气块按照结构分类有平面排气块和立体排气块两种，按照冷却方式分类有水冷式和自冷式两种。如何选择真空阀，要看设备接口类型及产品质量的要求。
3、喷涂技术
对压铸模具进行喷涂的为了在模具表面增加保护膜，减少铸件与模具之间的摩擦力，使铸件顺利从模具中脱模；避免铸件与模具摩擦对产品表面造成影响。根据模具型腔的类型，设计合适的成型喷涂头，并使用合适的脱模剂，确保型腔各个部位都可以被均匀喷涂。
4、压铸模具
（1）压铸模具设计
合理设计压铸模具，确定内浇口位置，选择好内浇口后对模具的横浇道及直浇道进行设计，并确定冲头大小，然后确定真空阀数量，完成排溢系结构设计。
对模具密封系统设计，高真空压铸技术主要是为了保证模具型腔内部处于真空状态，其中模具的密封效果至关重要。一般需要对模具分型面及模块拼接处加强密封效果，且要保证顶杆镶针等孔与模具的精密切合，降低漏气率的发生，确保模具的密封性。
（2）压铸模具制作
按照模具结构，挑选合适的模具材料，选择适合模具的热处理技术及表面加工方法。
（3）铸件热处理
真空压铸件的热加工主要以T7及T5为主，压铸件的装炉方式，应该按照铸件结构的不同选择特定的料架，尤其对于一些大型、结构复杂的壳体类或结构类铸件，容易在热加工过程中造成铸件变形。
五、真空压铸在汽车配件上的应用
1、传统压铸汽车配件技术革新
汽车发动机铸件一般都是形状复杂、精度高、致密性好的铸件，由于对铸件水平要求较高，对铝合金铸造技术、铸造质量等提出了挑战。这类配件通过对传统工艺进行革新并对真空压铸工艺的引进，将原有的排气通道变成真空抽气系统，以提升铸件的内部质量。
2、铝合金副车架
副车架是前后车桥的构成部分。它有着降低振动和减少噪音直 接进入车厢的作用。传统铝合金副车架一般采用重力制造、低压制造或差压制造。此类铸件有很厚的壁厚， 壁厚在15mm左右，因安装需要，会出现较多安装凸台和橡胶减震洞孔。为提高铸件加工效率, 铸件结构由以前的中空结构变成单面或者双面加强筋结构，此类铸件的生产中也引进了真空压铸技术。
3、新能源电动车电池壳体
新能源电动车的发展促进了铝合金电池壳体的开发，因其使用部位特殊，要求壳体拥有很好的机械性能及延伸性，同时对壳体内部品质及密封性也有很高要求。此类铸件的壁厚和尺寸有严格区间的控制。壳体结构用传统压铸技术无法满足要求，必须采用真空压铸或高真空压铸才可以满足铸件的质量要求。
4、车身结构件
汽车结构件通常是指汽车中的承载件或受力件，直接影响着汽车的安全性能。在整个车身中，许多承载件装在机身结构的节点上跟其他构件共同组成抗变形的高强度框架，车身结构件一般都是具有较大尺寸、壁厚较薄、结构复杂等特征。汽车结构件的力学性能决定了汽车在行驶中的可靠性和安全性。因与车身其他结构件连接，一般采用焊接或者铆接方式，这就决定了此类件必须要有较好的延伸率及焊接性。一般压铸工艺加工的铸件无法达到此类要求，必须采用高真空压铸技术。
结语
在合理有效的控制下，真空压铸法就可以压铸出令人满意的产品。而模具密封导致的成本增加，会随着真空压铸工艺的普及以及批量化加工形成成本分摊。 由上述分析发现，传统压铸法生产效率低，浇口不易清理，难以适应大批量生产；操作程序复杂，工艺参数难以控制，也很难在实际加工中大规模使用；而真空压铸法，具有工序简单，容易操作，生产效率高，易于在实际加工中推广。所以此技术出现以来，便呈现出强大的生命力，随着相关技术的提升，其应用范围也将越来越广泛。
参考文献
[1]高真空压铸技术在铸造行业的发展及应用。
[2]潘欢,罗吉荣.高真空压铸技术及高强韧压铸铝合金的开发和应用[J].特种铸造及有色合金.2007.
论文作者:李方方
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第35期
论文发表时间:2019/4/19
标签：压铸论文; 真空论文; 铸件论文; 模具论文; 铝合金论文; 结构论文; 技术论文; 《建筑学研究前沿》2018年第35期论文;