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摘要：现阶段，我国工业的压铸技术主要表现在铝硅、铝镁、铝硅铜等，对于合金的使用要求较大，同时形成压铸合金的强度也很高。为了保证在机械生产中形成材质更好的产品，必须在加工性能和再生性能方面进行突破，保证铝合金铸造技术往更好的发展。而压铸技术的快速发展则能够对我国的机械产业提升和装备制造发展起到关键的助益作用。本文主要对铝合金零件压铸技术的工艺、流程及质量控制措施等进行了详细说明。
关键词：铝合金零件；压铸技术；技术要点
铝合金是一类铸造性能良好的有色合金材料，具有节约能源，对环境污染小等特点，而且有其他合金无法相比的压铸工艺过程中保持精确形状的特征。随着铝合金铸件的大量使用，相关铸件的生产质量也受到了广泛关注。由于铝合金零件压铸技术并不完美，导致了铝合金零件的质量始终达不到理想的状态，因此近年来关于铝合金零件压铸关键技术的研发工作始终逐渐受到重视。
1 铝合金压铸的关键技术
1.1 计算机模拟技术
利用计算机的模拟运算的方式在铸造的流程中进行控制，将铸件的数值模拟分析和内部温度进行调控，并对发生的内环境进行控制。在实际的操作模拟计算中，将铸件的外观进行模拟建模，利用凝固分析的方式在系统中形成热交换的交换，在预测压力的孔洞中利用残余应力的计算控制，保证铸件在锁扣上有均匀的变形。同时在计算中根据铸件的尺寸对整体套模进行控制，让压铸流体在内部均匀的流动，传热的过程不断的进行深入。目前的压铸充型过程数值模拟绝大部分是从料饼处或者浇道处开始充填,忽略了压室慢压射过程,以及慢压射对快速充填过程的影响。对包含压室压射在内的全过程进行数值模拟。同时为了比较不同充填方式对充型形态的影响,在算法相同的情况下,也模拟了从料饼处充填的充型过程。结果表明，采用压射全程模拟更能准确的反映金属液在压室内，控制室内有效温度。在真空冷环境下，铸造的方式受到了多种因素的影响，在内环境中提出了不同的控制方式，结合每一种方式对内部环境进行模拟加热，从而形成了三种数学模型。利用ABAQUS 分析软件模拟铸压过程控制，在三维的空间中对模型受到的温度应力和集中利用进行点的模拟分析，在几何变化的空间中，对比铸件的变形情况。对比模拟和实验结果, 得到了优化的数学模型。研究表明，将更多且相关的压铸过程物理量带入到计算机模型中或建立更精确的数学模型来描述复杂的压铸过程可更精确模拟压铸充填和凝固过程。
1.2 超低速压铸技术
在速度较低的喷射上，让金属液体沿着铸造模具缓慢填充在腔内，使得合金的密实度有很大的提高，利用模具外部加温的方式，将铸造原件性能提升。具体操作时，现将材料以超低速的形式注入，起始温度控制在100摄氏度左右，在铸件内加压的情况下，加温温度提高，铸件内的金属液体会在加热加压的状态下，分子异常活跃，并进行大量的有效碰撞，使得相互之间进行重组，再次进行温度升高压力不变，让铸件的力学性能再次提升。超低速的铸件完成后，在铸件内部的材料密实度提高，孔隙率相应降低，根据测算，此类压铸合金金属能够降低材料的脆性变形，使得铸件的使用范围得到了大大的提高。
2 铝合金压铸技术的具体应用流程
2.1 铝合金壳体铸件压铸加工要求
本文介绍的一款铝合金壳体盖，相对来说结构较为简单，只有两处需要机加工，但由于壳体外形不规则，两处凸台的高度各不相同，其中最大外径、高度、主要壁厚截面分别为105mm、40mm、3.5mm。需要机加工的部位为壳体大筒和小筒的外径表面，加工要求公差必需控制在+/-0.1mm 范围内，由于该零件无需对内腔进行加工，因此压铸的难度相对较小。为保证铸件的性能能够达到承受20kN 以上静态压溃力的要求，在生产过程中需要按照GB6414-86 CT6 级进行控制，保证铸造件在压铸过程中没有混入杂质、无裂纹，更不允许采用焊补或浸渍的方法对产品进行修复。
2.2 产品工艺分析
（1）生产流程
零件生产流程为：来料→熔炼/压铸→切边/清整→机加工→清洗→装配。生产控制标准采用的是EN1706 标准，在压铸过程中，需要保证熔炼过程的温度保持在700℃~740℃之间，还要有效控制除氢环节。
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（2）缺陷分析
本文介绍的此款铝合金壳体铸件虽然结构简单，但是生产过程中常常出现以下生产缺陷：一是花斑。金属与模具之间的温度差异，以及熔炼时的充型速度、喷丸过程中喷涂量的大小控制不力时，易造成铸件颜色发暗发黑；二是气孔缺陷。这类问题在铝合金铸件的生产过程中几乎无法完全避免。针对该铸件的气孔问题控制要求是为保证壳体的整体强度，需确保关键区域不产生超过ASTME505 2 级标准的气孔。铸件中气孔可接受的直径范围是≤Φ1.6mm，气孔率应控制在6.2%以内，机加工表面气孔直径不得大于2.0mm。
在生产质量控制方面，过目视检查主要负责对铸件外观缺陷的检查，X 光探伤检测则负责对铸件内部质量的控制。但是在批量生产中，从加快生产速度和控制生产成本的角度出发，这两种方法都存在一定的缺陷，因此以CAE等辅助技术对铝合金压铸工艺进行分析参考，旨在将铸件的内在质量问题控制在毛坯阶段进行处理。
2.3 工艺参数及设备选用
根据该铸件的结构特点和生产要求，铸造压力定在350T，根据以往类似产品的生产经验，如模具结合不合理、工艺参数选用不当，就会在压铸过程中出现液态金属充填速度过快的问题，导致型腔内气体排出受阻，最终形成铸件成品中气孔或氧化杂物过多等质量缺陷，从而影响铸件的合格率。同时，根据铸件设计要求可知，薄壁件壳体铸件的表层致密层厚度仅为0.8mm，如加工过当，就会导致中心组织疏松，从而导致壳体性能和耐压能力降低。因此在进行模具设计时，以定位销配合定位，并将加工量控制在0.5mm 范围内，这样即节省了机加工时间，也更有利于铸件内在质量的提升。
（1）合理选择模具方案
根据对该铝合金壳体铸件的设计要求，运用AnyCast-ing 软件进行了虚拟设计，得出3 种不同入水口的设计方案，通过比较，最终确
定以在液流填充方面更为顺畅的流道设计方案C 为生产模具，并在实际生产中发现该方案对于改善壳体铸件内部缺陷、提高壳体成品率方面有较好的效果。
（2）科学设置熔炼温度
结合铸件壳体的结构重量，采用350T 冷压室压铸机进行铸件的压铸工作，并将温度设定在640℃+/-20℃的范围内，为保证金属液体的充填过程压力平稳，尽量避免紊流、飞溅等问题导致的二次氧化夹渣或对型芯的冲刷，升压速率被设定为1.3kPa/s。
（3）做好合金液的净化
为加强铝合金壳体铸件的质量，降低气孔、针孔、夹渣问题对产品合格率的影响，铸造工艺中采用了二次精炼步骤，即在合金出炉前后各精炼一次。与此同时，分别在升液管口用纤维过滤网、横浇口采用陶瓷过滤网、横浇口与缝隙口端部安放双层纤维过滤网进行三次过滤，以此控制产品夹渣缺陷的发生率。
2.4 实际生产情况及效果评估
根据以上方案及工艺在实际生产中随机抽取了6 个壳体样本进行检验，发现方案C 对改善壳体铸件内部缺陷、提高壳体成品率具有较好效果。通过X 光射线探伤发现，内部控制合格率达到了100%；再由精车试验发现，机加工面的气孔指标达到了ASTM E505 2 级水平；通过破坏性压溃试验发现，所有样品均能达到承受25kN 以上压力的标准。由此可见，在本文介绍的铝合金壳体铸件设计、工艺选择都较为合理，在控制产品质量方面取得了一定的效果。
3 结语
随着科学技术以及相关工艺的不断完善，铝合金零件压铸工艺不断得到改善。在应用铝合金壳体铸件的生产工艺及关键技术时，要通过科学的设计及方案选择提高技术合理性与可行性。铝合金零件压铸关键技术在提高相关产品整体质量方面作用较为显著，在具体应用过程中，必须遵循工艺流程，并做好应用结果评估，确保材料质量过关。
参考文献：
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[2]熊俊良,杜楠,杨可,周玉龙.铝合金电镀金起泡故障[J].电镀与涂饰,2019,38(03)
[3]何星明.铝合金覆盖件冲压切屑的控制方法[J].模具工业,2019(03)
论文作者:林满湛
论文发表刊物:《电力设备》2018年第34期
论文发表时间:2019/5/17
标签：铸件论文; 压铸论文; 壳体论文; 铝合金论文; 气孔论文; 零件论文; 合金论文; 《电力设备》2018年第34期论文;