鋁合金鑄造新技術(shù)

張穎

摘 要：社會(huì)的進(jìn)步與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，使得鋁合金在越來越多的制造行業(yè)中得到了應(yīng)用，由于低壓鑄造技術(shù)在合金鑄造中具有操作簡單以及成本低等特點(diǎn)，因而受到了廣泛歡迎。鑒于此，本文對鋁合金鑄造新技術(shù)的原理進(jìn)行簡要分析，并在此基礎(chǔ)上探討低壓鑄造技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)，并對其未來應(yīng)用前景進(jìn)行展望。

關(guān)鍵詞：鋁合金；鑄造技術(shù)；低壓鑄造

中圖分類號(hào)：TS912 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）12-0037-01

在交通、航空與航天領(lǐng)域中對于材料的選擇需要考慮到諸多復(fù)雜的因素，隨著近年來節(jié)能環(huán)保理念的提出，對于材料的選擇更傾向于對環(huán)境污染小以及能源利用率高。在汽車領(lǐng)域?yàn)榱四軌虮M可能地提高燃油的經(jīng)濟(jì)性，控制廢氣的排放量，就需要努力地減少車輛重量，但為了滿足消費(fèi)者的需求以及智能化及安全化的配置，車身重要的增加是必然趨勢。因此，這就要求在材料上盡可能地選擇輕質(zhì)材料，以此來降低車重，從而在一定程度上提高燃油的經(jīng)濟(jì)性。鋁合金材料因其所具有的耐腐蝕性好、重量輕、強(qiáng)度高以及成形性好而成為制造行業(yè)中應(yīng)用較為廣泛的材料，現(xiàn)就對鋁合金鑄造新技術(shù)進(jìn)行如下分析。

1 鋁合金低壓鑄造基本原理

低壓鑄造技術(shù)在鋁合金鑄造中的應(yīng)用，其鑄造原理是鋁液在密封容器中通入干燥壓縮空氣的壓力作用下，沿著升液管上升，然后通過鑄型澆口進(jìn)入鑄件型腔直至鑄件完成充型及凝固，最后再將液面上氣體壓力予以解除，剩下的鋁液則將回到密封的容器中，在鑄型內(nèi)所凝固的鋁液便為鑄件。由于該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用的過程中需要低壓力，因而被稱之為低壓鑄造技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)由金屬型鑄造基礎(chǔ)上發(fā)展起來。低壓鑄造技術(shù)能夠鑄造出難以成形的薄壁復(fù)雜的鑄件，因而在制造行業(yè)中得到了非常廣泛的應(yīng)用。但由于鋁合金具有不同的各組元，且化學(xué)性能與物理性能、結(jié)晶過程各不相同，這就需要在實(shí)際應(yīng)用中根據(jù)鋁合金的實(shí)際特點(diǎn)對鑄造方式進(jìn)行科學(xué)合理的選擇，旨在進(jìn)一步優(yōu)化鑄件質(zhì)量與性能。

2 鋁合金低壓鑄造特點(diǎn)分析

低壓鑄造技術(shù)與其他金屬性鑄造方式相比具有如下優(yōu)勢：（1）具備較高的鑄件合格率與金屬的利用率，在鑄造過程中減少對金屬的消耗，鑄件的合格率在95%以上；（2）在充型的過程中采取的是從下而上方式，流動(dòng)較為平穩(wěn)，且無強(qiáng)烈紊流與飛濺的情況發(fā)生，同時(shí)也不易產(chǎn)生氣孔及缺陷，因而鑄件品質(zhì)較高；（3）該鑄造技術(shù)具有較為致密的鑄件結(jié)構(gòu)組織；（4）能夠節(jié)省設(shè)計(jì)與制造費(fèi)用。

鋁合金低壓鑄造技術(shù)的具體特點(diǎn)如下：第一，低壓鑄造技術(shù)在對鋁合金材料進(jìn)行鑄造的過程中，具有較好地氣密性、鑄造性能優(yōu)以及成份簡單等特點(diǎn)，因而容易進(jìn)行鑄造及熔煉操作。同時(shí)加上在澆注的過程中能夠調(diào)節(jié)其速度與壓力，因而低壓鑄造技術(shù)能夠用于砂型以及金屬型等各種不同鑄型鑄件的鑄造。第二，充型較為平穩(wěn)，由于相關(guān)人員能夠按照鑄件的材料及結(jié)構(gòu)等因素來控制充型的速度，從而便能有效地防止鋁液流對型腔以及型芯的沖刷與卷氣。同時(shí)在壓力的作用下，鋁液更加容易凝固，從而便能獲得一個(gè)輪廓更為清晰的鑄件。第三，低壓鑄造技術(shù)在鋁合金的應(yīng)用中投入不高、設(shè)備簡要以及出品率高等特點(diǎn)，同時(shí)澆注系統(tǒng)也較為簡單，從而便能夠減少或省去冒口，節(jié)省成本。第四，在低壓的作用下凝固鑄件，補(bǔ)縮較為充分，因而便使得鑄件具有較高的力學(xué)性能與致密性。第五，由于低壓鑄造技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中所采取的是底注式充型，金屬液充型較為平穩(wěn)且無飛濺現(xiàn)象的發(fā)生，因此在實(shí)際操作的過程中能夠有效地避免因卷入氣體而造成對型壁以及型芯的沖刷，最終便能顯著地提高鑄件合格率。并且由于該鑄件是在低壓作用下產(chǎn)生的結(jié)晶，因而具有表面光潔、輪廓清晰以及組織致密等多個(gè)特點(diǎn)，便于大薄壁件的鑄造。除此之外，由于低壓鑄造技術(shù)對于工藝設(shè)備要求不高，所以極其容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化與機(jī)械化。

3 鋁合金鑄造新技術(shù)及發(fā)展前景

3.1 鑄造新技術(shù)

3.1.1 鑄型及型腔設(shè)計(jì)

鋁合金低壓鑄造技術(shù)中需要對鑄型及型腔設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，在設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)該嚴(yán)格地按照低壓鑄造特點(diǎn)進(jìn)行，設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)在于確保鑄件能夠按照相關(guān)順序凝固，從而確保順利地排出型腔內(nèi)的氣體。而型腔制造的設(shè)計(jì)則是根據(jù)低壓鑄造過程中鋁液自上而下的凝固特點(diǎn)，鑄件補(bǔ)縮應(yīng)該自下而上，最后再通過澆道而實(shí)現(xiàn)。因此，這就表明在低壓鑄造鋁合金的過程中，需要合理地安排鑄型、冷鐵位置以及加熱棒的使用。

3.1.2 澆注系統(tǒng)

在設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)的過程中應(yīng)該避免管口的凝結(jié)，同時(shí)于升液管端需要設(shè)置一個(gè)加熱裝置。由于低壓鑄造技術(shù)的上部為封閉狀，因而在鑄型排氣上并不通暢，難以排氣，當(dāng)鑄型排氣能力欠缺時(shí)便會(huì)導(dǎo)致型腔內(nèi)出現(xiàn)反壓力，最終便會(huì)對鋁液的平穩(wěn)充型造成影響，最終出現(xiàn)缺陷。因此，這就表明在設(shè)計(jì)砂型的過程之呢過需要選擇透氣性好的型砂，然后在砂型的頂部以扎小孔的方式來排氣。除此之外，對于金屬型材料在設(shè)計(jì)排氣槽的過程中可以于分型面及頂端開設(shè)，或者在型壁上安置排氣塞，同時(shí)還需要將排氣槽的深度控制在一定水平。

除此之外，低壓鑄造澆注系統(tǒng)還應(yīng)該具備便于清理的特點(diǎn)，盡可能地提高企業(yè)生產(chǎn)效率，減少鋁液的使用。由于澆注系統(tǒng)各單元面積能夠?qū)﹁T件起到補(bǔ)縮的作用，所以在對澆道的尺寸及截面進(jìn)行確定時(shí)可以采取內(nèi)切圓法，然后再對橫澆道及升液管出口面積進(jìn)行選擇。這一過程可采用開放式的澆注系統(tǒng)，也就是說對個(gè)別澆道截面面積應(yīng)該確保升液管有出口，然后再根據(jù)鑄件復(fù)雜程度、尺寸以及形狀等因素來設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)。對于一般性零件通常可以直接采取澆注的方式，而厚壁零件則可以采用幾個(gè)內(nèi)澆道，主要目的在于起到補(bǔ)縮的作用，從而以更好地清除熱節(jié)部位的影響。對于厚薄較為均勻的薄壁鑄件也常采用多個(gè)內(nèi)澆道的方法，主要目的在于更好地確保鋁液在型腔內(nèi)流程阻力小以及充型順暢。同時(shí)對于簡體的鑄件澆注系統(tǒng)，對于直徑小的鑄件可以直接采取升液管。

3.2 發(fā)展前景

低壓鑄造所具有的特點(diǎn)以及生產(chǎn)工藝使得該技術(shù)具有較好的發(fā)展前景，而隨著我國科學(xué)技術(shù)與機(jī)械行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，低壓鋁合金鑄造技術(shù)在很多行業(yè)中均得到了應(yīng)用，顯著地提高了低壓鑄造產(chǎn)品質(zhì)量。低壓鑄造技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中因其所具有的產(chǎn)品質(zhì)量佳、金屬液充型平穩(wěn)、工藝出品率高以及鑄件組織致密等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛的應(yīng)用，此外在復(fù)雜以及壁薄鑄件的生產(chǎn)作業(yè)中得到廣泛歡迎。

4 結(jié)語

綜上所述，澆筑技術(shù)參數(shù)選擇在鋁合金低壓鑄造澆注質(zhì)量以及成型具有非常重要的作用，但因其在參數(shù)選擇上無規(guī)律可言，因而就需要相關(guān)人員具有非常豐富的經(jīng)驗(yàn)。低壓鋁合金鑄造技術(shù)占有非常重要的作用，與傳統(tǒng)鑄造方式相比具有較多的優(yōu)勢，同時(shí)由于其內(nèi)部組織致密、生產(chǎn)率高以及鑄件表面光潔等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛于應(yīng)用于各行各業(yè)中。

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