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高真空壓鑄技術(shù)及其應用
2022-02-11  閱讀

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  【康沃真空網(wǎng)】高真空壓鑄技術(shù)是指在金屬填充壓鑄模型腔的過程中,利用真空源排出壓鑄模型腔內(nèi)部的空氣使之真空度達到90kPa以上(絕對壓力10kpa以下)的一種壓鑄成形技術(shù)。高真空壓鑄的優(yōu)點是能減少鑄件內(nèi)部氣孔,提高材料的力學性能,適合于高強度高韌性、復雜薄壁零件的生產(chǎn),特別是在汽車受力件的制造上具有很強的技術(shù)和效率優(yōu)勢。

  1 高真空壓鑄工藝概述

  壓鑄工業(yè)史上,真空壓鑄的首次嘗試出現(xiàn)在1872年,由于條件不成熟,實際應用效果不大,沒有幾年就停止了。1932年,L.Fromer歸納了兩種基本方案,一個是直接從模具排氣道抽氣,另一種是將模具直接置于真空箱內(nèi)部,但最終都因真空系統(tǒng)難于實現(xiàn)而放棄。50年代,真空壓鑄出現(xiàn)復蘇跡象。各國競相研發(fā),取得一些技術(shù)的突破,但是因一些技術(shù)難題以及高昂的成本又步入低潮。

  高真空壓鑄是指壓鑄模型腔內(nèi)的真空度達到90kPa以上的壓鑄方法,其實現(xiàn)方法有三種:一是Vacural法,由德國Muller-Weingarten公司和Vaw公司聯(lián)合研發(fā);二是MFT法,由德國的Alcan-BDW公司推出,還有一種Vacuum Golve Box法,由日本雅馬哈公司開發(fā)。

  Vacural法是通過升液管將壓室和熔化爐直接連通,金屬鋁液通過抽真空的方式被吸入到壓室內(nèi),當真空度達到預定值時再壓射成形。Vacural法缺點是需要專用壓鑄機,且價格昂貴,加上受專利技術(shù)的保護,應用受到限制。

  MFT(Minimum Fill Time)法只需要采用普通的壓鑄機,其工作原理首先抽取壓鑄模型腔中的空氣,使型腔內(nèi)真空度到90kPa以上,然后利用多澆道以及大面積的內(nèi)澆口迅速將金屬鋁液充填型腔。

  Vacuum Golve Box法是將整個模具放置在一個密封罩里面,并設置幾個抽氣回路來抽取密封罩內(nèi)模具中的空氣,確保壓鑄模型腔中的高真空度。

  2 高真空壓鑄技術(shù)的應用

  近年來,中國汽車工業(yè)迅速崛起,由于壓鑄產(chǎn)業(yè)與汽車工業(yè)的高度關(guān)聯(lián),再加上電梯梯級、摩托車、五金、建筑、電子通信等行業(yè)對壓鑄件的需求不斷增加,使得國內(nèi)壓鑄產(chǎn)業(yè)也獲得了蓬勃發(fā)展。但從全球經(jīng)濟發(fā)展趨勢看,全球資源的日趨緊張和全球氣候變暖對汽車行業(yè)提出了更高的要求,低碳環(huán)保的理念更加深入人心,因此汽車的節(jié)能減排是實現(xiàn)汽車工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要目標。

  汽車輕量化是汽車實現(xiàn)節(jié)能減排的重要方法之一,目前以鋁代鋼的輕量化技術(shù)是汽車發(fā)展的一個重要方向。全世界汽車工業(yè)的用鋁量占總的鋁消費量的30%以上,居于首位,就中國而言,汽車工業(yè)用鋁量占比達到28%,僅次于建筑行業(yè)用鋁量。而壓鑄作為鋁合金的主要成形方法之一,如何充分發(fā)揮壓鑄的技術(shù)、效率及成本優(yōu)勢,特別是利用壓鑄方法生產(chǎn)高性能、高質(zhì)量的鋁合金壓鑄件是工業(yè)發(fā)達國家競相研發(fā)和推廣應用的技術(shù)領(lǐng)域之一。

  3 高真空壓鑄技術(shù)的優(yōu)勢

  雖然壓鑄技術(shù)具有效率、性能、成本的綜合優(yōu)勢,但壓鑄成形過程中由于金屬液高速噴射填充型腔,型腔中的氣體來不及排出,不可避免會卷入到金屬液中,并以氣孔的形式殘留到鑄件中,所以普通壓鑄件的性能不是特別高,鑄件也不能通過固溶熱處理進一步強化其性能,從而在重要和復雜受力部件如汽車、摩托車保安零部件上的應用受到限制。

  長期以來,人們?yōu)榻档蛪鸿T件內(nèi)部氣孔缺陷,提升壓鑄件內(nèi)部質(zhì)量,提高壓鑄件力學性能,研發(fā)了許多新的特殊褐方法,如層流充填法或超低速壓鑄法、充氧壓鑄法、真空壓鑄法等。上述方法都力爭減少高速金屬液在充填過程中的包裹氣體現(xiàn)象,從而達到提高鑄件內(nèi)部質(zhì)量的目的。由于層流充填法存在生產(chǎn)效率低,對鑄件結(jié)構(gòu)有特定要求;充氧壓鑄法操作工序復雜,工藝參數(shù)不易控制等缺點,所以實際生產(chǎn)中這兩種方法應用甚少。真空壓鑄法則是先將型腔中的氣體抽出,然后金屬液在真空狀態(tài)下充填型腔,因而卷入的氣體少,鑄件的內(nèi)部質(zhì)量好。真空壓鑄法不僅繼承了普通壓鑄方法的優(yōu)點,且大大改善了普通壓鑄工藝的氣孔缺陷。而采用高真空壓鑄技術(shù)生產(chǎn)的鑄件可以進行焊接,熱處理加工,例如由高真空壓鑄技術(shù)制造的汽車重要受力件:底盤懸掛梁、三角臂、轉(zhuǎn)向臂等。所以真空壓鑄法自出現(xiàn)以來,表現(xiàn)出強大的生命力,成為提升壓鑄件質(zhì)量和性能的首選工藝,得到壓鑄企業(yè)越來越多的重視和應用。