探析影響低壓鑄造鑄件質(zhì)量的因素

蔣 巖

（中信戴卡股份有限公司，河北 秦皇島 066000）

鑄件是工業(yè)生產(chǎn)加工的一部分，采用高壓鑄造、低壓鑄造、隔離鑄造等多種加工工藝，按照各項參數(shù)生產(chǎn)加工，為其他類型產(chǎn)品的加工提供材料。從鑄件生產(chǎn)加工現(xiàn)狀來看，低壓鑄造問題較多，然而產(chǎn)生問題的主要原因是其受影響因素較多，不利于質(zhì)量提升，文章將對此問題展開研究分析。

1 低壓鑄造

（1）低壓鑄造概念。鑄造指的是選取金屬作為加工材料，經(jīng)過熔煉處理，澆入到鑄型模具中形成所需鑄件的加工工藝。通常情況下，按照造型方法不同，可以將鑄造分為兩種類型，包括特別鑄造、普通砂型鑄造。按照鑄造材料不同，又可以將特別鑄造分為多種類型。如果選取金屬為鑄造材料，可以將其細(xì)分為壓力鑄造、離心鑄造、負(fù)壓鑄造、低壓鑄造等[3]。其中，低壓鑄造應(yīng)用較多。在實際應(yīng)用中，根據(jù)鑄件功能、尺寸等多項參數(shù)，按照加工工藝完成生產(chǎn)加工，成本較低，操控簡單，成為了鑄件打造不可缺少的加工工藝。

（2）低壓鑄造工藝。低壓鑄造工藝是在低壓環(huán)境下，將處于固態(tài)狀態(tài)下的金屬進(jìn)行處理，形成液態(tài)金屬，將其填充到鑄造模具中，待其冷卻后，對其外觀加以詳細(xì)處理，使其達(dá)到生產(chǎn)加工標(biāo)準(zhǔn)。通常情況下，氣體壓力控制范圍在0.6～1.5 Pa。以下為鑄造工藝流程：

①將液體金屬澆入坩堝爐模具中，密封；②向坩堝爐總通入經(jīng)過壓縮處理的干燥氣體；③觀察液管中液體金屬液面變化情況，等待氣體填滿型腔，形成加工所需氣壓環(huán)境；④對金屬液體采取加壓凝固處理，最終生產(chǎn)鑄件產(chǎn)品。整個過程看似簡單，但是各個環(huán)節(jié)都容易受到外界因素影響，或者生產(chǎn)模具指標(biāo)未達(dá)到生產(chǎn)加工需求等，這些都會對鑄件質(zhì)量造成較大影響。

2 低壓鑄造鑄件質(zhì)量影響因素

（1）澆口方案自由度。由于我國低壓鑄造工藝水平不是很高，其鑄造澆口數(shù)量和位置的設(shè)定受限，無法依據(jù)產(chǎn)品需求作出相應(yīng)調(diào)整，導(dǎo)致生產(chǎn)出的產(chǎn)品壁厚無法得到有效控制，對鑄件質(zhì)量造成了嚴(yán)重影響。以上分析均屬于澆口方案自動度的設(shè)置范疇，因此，該因素對鑄件質(zhì)量影響較大。第一，澆口數(shù)量對鑄件質(zhì)量的影響。由于澆口數(shù)量有限，無法同時完成多個鑄件的鑄入操作，對生產(chǎn)效率影響較大。為了在規(guī)定交貨日期內(nèi)完成生產(chǎn)加工任務(wù)，只能簡化工藝制作流程，省略了部分處理操作，導(dǎo)致質(zhì)量下降。所以，澆口數(shù)量的限制間接對質(zhì)量造成影響。而澆口位置的設(shè)定，是按照統(tǒng)一生產(chǎn)要求，一旦設(shè)定無法改變，而每批次鑄件尺寸參數(shù)不同，這些澆口位置無法完全符合要求，為了降低成本，只能使用這些澆口完成生產(chǎn)加工，這也是造成鑄件質(zhì)量低的一項重要因素。

（2）機(jī)械操控。鑄件制造周期較長，對機(jī)械操控性能要求較高，如果其中某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，就會導(dǎo)致某一項指標(biāo)達(dá)不到生產(chǎn)加工標(biāo)準(zhǔn)。例如，壓力、溫度控制等。當(dāng)前采用的機(jī)械鑄造操控設(shè)備和技術(shù)都比較陳舊，溫度和壓力等參數(shù)控制精度較低，尤其是靠近澆口位置機(jī)械組織比較粗糙，加大了控制難度，所以，對鑄件質(zhì)量造成嚴(yán)重影響。

（3）鑄型排氣。對于低壓鑄造工藝來說，氣壓控制非常重要。如果在鑄造過程中氣壓波動較大，就會形成氣泡，在鑄件內(nèi)部無法去除。在實際生產(chǎn)加工過程中，利用排氣孔和分型面排氣，而這兩種排氣方式的排氣效果不是很好。在生產(chǎn)加工過程中，排氣不通暢現(xiàn)象頻繁發(fā)生，導(dǎo)致澆注期間形成反壓力，金屬溶液發(fā)生波動，在鑄件內(nèi)部容易形成氣泡，致使鑄件質(zhì)量降低。

（4）縮孔處理?？s孔是一項鑄件加工流程中的一個環(huán)節(jié)，通過溫度控制，來控制金屬狀態(tài)，最終形成固態(tài)產(chǎn)品。然而，在此過程中很難控制縮孔大小。雖然在生產(chǎn)之前，已經(jīng)按照鑄件參數(shù)要求設(shè)置了縮孔大小，通過調(diào)節(jié)溫度來操控，但是實際處理效果不佳?？紤]到溫度與固液體積差之間存在正比關(guān)系，所以，通過降低溫度來縮小固液體積差，而冷卻壁空氣是一種不良導(dǎo)體，阻礙了降溫，延長了溫度控制時間，鑄件長期處于液態(tài)，增加了縮孔數(shù)量與直徑，導(dǎo)致鑄件產(chǎn)品質(zhì)量下降。

（5）鑄件氣孔。鑄件氣孔有三種類型，包括侵入性氣孔、反應(yīng)性氣孔、析出性氣孔。其中，侵入性氣孔在鑄件上方分布，主要是防止一些雜質(zhì)混入其中，在鑄造過程中阻止外界因素入侵，而鑄造坩堝內(nèi)產(chǎn)生的氣泡另行處理。由于入侵氣孔孔洞設(shè)計采用常規(guī)設(shè)計方法，未采區(qū)打磨等處理，洞壁光滑，無法有效阻擋雜質(zhì)入侵，這對鑄件質(zhì)量造成了嚴(yán)重影響。反應(yīng)性氣孔位于鑄件和型壁接觸面，在鑄件反應(yīng)過程中起到排氣功效。由于氣孔孔徑較小，并且孔壁過于粗糙，而排出的氣體摻雜了一些雜質(zhì)，黏附在孔壁上，降低了空氣流動性，致使排氣氣流較小，無法滿足鑄件排氣要求，部分氣體殘留在鑄件中，形成了氣泡，降低了產(chǎn)品質(zhì)量。析出性氣孔指的是溫度調(diào)控加工流程中抽出氣體的孔洞，利用此氣孔析出坩堝內(nèi)多余氣體，避免氣體對溫度控制造成影響。由于氣孔壁沒有采取特殊處理，再高溫環(huán)境下，析出的氣體以水蒸氣為主，預(yù)冷后形成水珠或者氣泡，阻礙了氣體析出，并未實現(xiàn)預(yù)期功效。因此，侵入性氣孔、反應(yīng)性氣孔、析出性氣孔設(shè)置均存在問題，對鑄件質(zhì)量造成了嚴(yán)重影響。

（6）氧化與冷隔。在低壓鑄造過程中，往往伴隨了氧化夾渣，對鑄件質(zhì)量造成了嚴(yán)重影響。如果為了趕工期需要不間斷生產(chǎn)，必須按時填充鋁液，而此過程會摻雜氧化夾渣，這些雜質(zhì)會混入鑄造容器中，難以去除。另外，多次澆注會導(dǎo)致澆注管液面形成氧化皮，如果過快的增加坩堝中壓力，容易出現(xiàn)噴濺現(xiàn)象，致使氧化皮的產(chǎn)生。上述氧化現(xiàn)象的出現(xiàn)會對鑄件質(zhì)量造成影響。

另外，在鑄造過程中，部分氣孔排氣不均衡，澆注金屬溶液后，其液面不平衡，低壓排氣通道堵死，氣體未能及時排除，便在鑄造環(huán)境中會形成冷隔，導(dǎo)致金屬無法很好的融為一體，不利于鑄件質(zhì)量控制。

3 結(jié)語

文章主要對鑄件質(zhì)量影響因素展開全面探究。此次研究建立在低壓鑄造環(huán)境基礎(chǔ)上，通過分析鑄件加工工藝流程，對各個環(huán)節(jié)可能遇到的影響因素進(jìn)行分析。從中發(fā)現(xiàn)澆口方案自由度、機(jī)械操控、鑄型排氣、縮孔處理、鑄件氣孔、氧化與冷隔均對低壓環(huán)境下鑄件質(zhì)量造成不同程度的影響，可以將這些因素作為低壓鑄造改進(jìn)研究的切入點。