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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(guò)程中,利用真空源排出壓鑄模型腔內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(diǎn)是能減少鑄件內部氣孔,提高材料的力學(xué)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(chē)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在1872年,由于條件不成熟,實(shí)際應用效果不大,沒(méi)有幾年就停止了。1932年,L.Fromer歸納了兩種基本方案,一個(gè)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部,但最終都因真空系統難于實(shí)現而放棄。50年代,真空壓鑄出現復蘇跡象。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的真空度達到90kPa以上的壓鑄方法,其實(shí)現方法有三種: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(kāi)發(fā)。

  Vacural法是通過(guò)升液管將壓室和熔化爐直接連通,金屬鋁液通過(guò)抽真空的方式被吸入到壓室內,當真空度達到預定值時(shí)再壓射成形。Vacural法缺點(diǎn)是需要專(zhuān)用壓鑄機,且價(jià)格昂貴,加上受專(zhuān)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,使型腔內真空度到90kPa以上,然后利用多澆道以及大面積的內澆口迅速將金屬鋁液充填型腔。

  Vacuum Golve Box法是將整個(gè)模具放置在一個(gè)密封罩里面,并設置幾個(gè)抽氣回路來(lái)抽取密封罩內模具中的空氣,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(lái),中國汽車(chē)工業(yè)迅速崛起,由于壓鑄產(chǎn)業(yè)與汽車(chē)工業(yè)的高度關(guān)聯(lián),再加上電梯梯級、摩托車(chē)、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(chē)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(chē)的節能減排是實(shí)現汽車(chē)工業(yè)可持續發(fā)展的重要目標。

  汽車(chē)輕量化是汽車(chē)實(shí)現節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(chē)發(fā)展的一個(gè)重要方向。全世界汽車(chē)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(chē)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(guò)程中由于金屬液高速?lài)娚涮畛湫颓?,型腔中的氣體來(lái)不及排出,不可避免會(huì )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(guò)固溶熱處理進(jìn)一步強化其性能,從而在重要和復雜受力部件如汽車(chē)、摩托車(chē)保安零部件上的應用受到限制。

  長(cháng)期以來(lái),人們?yōu)榻档蛪鸿T件內部氣孔缺陷,提升壓鑄件內部質(zhì)量,提高壓鑄件力學(xué)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(guò)程中的包裹氣體現象,從而達到提高鑄件內部質(zhì)量的目的。由于層流充填法存在生產(chǎn)效率低,對鑄件結構有特定要求;充氧壓鑄法操作工序復雜,工藝參數不易控制等缺點(diǎn),所以實(shí)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(diǎn),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(jìn)行焊接,熱處理加工,例如由高真空壓鑄技術(shù)制造的汽車(chē)重要受力件:底盤(pán)懸掛梁、三角臂、轉向臂等。所以真空壓鑄法自出現以來(lái),表現出強大的生命力,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(lái)越多的重視和應用。