鋁合金缸體壓鑄工藝探討

張明明

摘要：基于鋁合金材料輕、高性能、易加工等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)的制造。為了進(jìn)一步提高鋁合金發(fā)動(dòng)機(jī)的品質(zhì)，有必要分析壓鑄工藝，改進(jìn)和優(yōu)化現(xiàn)有技術(shù)缺陷，同時(shí)不影響發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸殼體的品質(zhì)，最終確保氣缸的接收無(wú)品質(zhì)問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：鋁合金;缸體;壓鑄

1 引言

由于大規(guī)模建造，鋁合金的使用在以前的水平上又上升了一個(gè)階段，對(duì)制品品質(zhì)提出了新的要求。因此，對(duì)鋁合金壓鑄模具的要求也將更高，鋁合金壓鑄模具的使用壽命是一項(xiàng)重要的標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化檢驗(yàn)方式，保證模具生產(chǎn)制品品質(zhì)的穩(wěn)定性是檢驗(yàn)?zāi)＞咂焚|(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)。壓鑄模具的使用壽命也是一個(gè)對(duì)壓力鑄造企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益有影響的重要因素，所以延長(zhǎng)鋁合金的壓鑄模具壽命是鋁行業(yè)的共同愿望。

2 鋁合金缸體壓鑄工藝特點(diǎn)

當(dāng)液體或半液體金屬材料在壓力下進(jìn)入壓鑄模型腔中，然后施加壓力迫使金屬液體快速硬化，缸體制品在高壓下成型。目前基于壓力的加壓鑄造方法包括，在壓力下倒入熱室，其中有必要在充滿(mǎn)沖擊壓力的熔爐中安裝壓力噴射系統(tǒng)，允許將金屬液體轉(zhuǎn)移到熔爐中，最后使用烤制系統(tǒng)的鵝頸進(jìn)入壓鑄模型腔內(nèi)。后者必須將容納金屬液的熔爐與壓機(jī)分離 - 在制冷室的機(jī)器中，手動(dòng)或自動(dòng)將金屬液體放在泵室壓機(jī) - 機(jī)器中設(shè)置帶沖擊壓力的壓力，讓金屬液體進(jìn)入壓鑄模型腔 - 模具進(jìn)行密封。這兩種壓力鑄造技術(shù)都比熱腔中的壓力更有效，但壓鑄鋁合金是通過(guò)將壓力澆注選在制冷室中制成。整個(gè)壓鑄過(guò)程需要很短的時(shí)間，當(dāng)模具充滿(mǎn)金屬增壓溶液時(shí)，對(duì)增壓溶液進(jìn)行成型，使發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的鑄造密度更高，使其的強(qiáng)度和硬度達(dá)到專(zhuān)業(yè)水平。此外，在高壓的影響下，金屬液體的填充能力進(jìn)一步提高，可以有效地填充零件，使鑄造精度和表面品質(zhì)進(jìn)一步提高，在生產(chǎn)效率上也有很大的優(yōu)勢(shì)。低碳節(jié)能理念的提出后，鋁合金的鑄造越來(lái)越受到重視，鋁合金鋼瓶的鑄造技術(shù)日趨成熟，鑄造正逐步向精密尺寸、復(fù)雜模具鑄造等方向發(fā)展。

3 鋁合金缸體壓鑄工藝

3.1合理設(shè)計(jì)壓鑄件壁厚

壁厚是壓鑄工藝中一個(gè)具有特殊意義的因素，壁厚與整個(gè)工藝規(guī)范有著密切的關(guān)系，如填充時(shí)間的計(jì)算、內(nèi)澆口速度的選擇、凝固時(shí)間的計(jì)算、模具溫度梯度的分析、壓力（最終比壓）的作用、留模時(shí)間的長(zhǎng)短、鑄件頂出溫度的高低及操作效率;設(shè)計(jì)壁厚太厚會(huì)出現(xiàn)縮孔、砂眼、氣孔、內(nèi)部晶粒粗大等外表面缺陷，使得機(jī)械性能下降，零件質(zhì)量增加導(dǎo)致成本上升;設(shè)計(jì)壁厚太薄會(huì)造成鋁液填充不良，成型困難，使鋁合金溶解不好，容易出現(xiàn)鑄件表面填充困難、缺料等缺陷，并給壓鑄工藝帶來(lái)困難;壓鑄件隨氣孔的增加，其內(nèi)部氣孔、縮孔等缺陷增加，故在保證鑄件有足夠強(qiáng)度和剛度的前提下，應(yīng)盡量減小鑄件壁厚并保持截面的厚薄均勻一致。

3.2 工藝參數(shù)及設(shè)備選用

根據(jù)自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及技術(shù)要求，選取合適的壓鑄機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)，結(jié)合以往鑄件產(chǎn)品的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)若模具結(jié)構(gòu)、工藝參數(shù)選用不當(dāng)，容易造成壓鑄過(guò)程中液態(tài)金屬填入速度過(guò)快，型腔內(nèi)氣體無(wú)法完全排除，從而造成成品中伴有氣孔及氧化夾雜物等缺陷，因此降低了鑄件品質(zhì)?？梢钥闯龊侠淼墓に噮?shù)的選擇是確保鑄件質(zhì)量的先決條件。由于薄壁件殼體鑄件的表層致密層一般僅為0.8 mm，為防止過(guò)加工，導(dǎo)致中心組織較疏松，降低殼體性能或耐壓能力，因此在模具設(shè)計(jì)中采用定位銷(xiāo)配合定位，進(jìn)而將機(jī)加工量減小到0.5 mm范圍了，不僅提高了鑄件內(nèi)在品質(zhì)，同時(shí)節(jié)約了機(jī)加工時(shí)間。運(yùn)用MAGMA軟件在模具設(shè)計(jì)前期進(jìn)行模流分析，模擬鑄件凝固過(guò)程的數(shù)值，以及預(yù)測(cè)缺陷區(qū)域。

3.3模具加工工藝

模具的材料可以選用高碳或者高合金鋼，但采用的鍛造工藝必須合理，這樣才能成型一塊合格的模塊毛坯。用高碳或者高合金鋼做成的模具導(dǎo)熱性較差，所以在加工的過(guò)程中應(yīng)當(dāng)注意對(duì)鋼材的加熱速度要慢，而且要保證受熱均勻，在溫度合適的情況下考慮鍛造比。在模具的加工階段，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格保證尺寸過(guò)渡處的圓角半徑，圓弧與直線(xiàn)相接處光滑，不能有棱角和尺寸偏差。若模具加工過(guò)程中，切割品質(zhì)太差，可能會(huì)導(dǎo)致模具在圓角內(nèi)側(cè)出現(xiàn)過(guò)大的應(yīng)力擠壓，而使模具不合格，另還可能導(dǎo)致模具的脫碳層不能被完全切掉，而使模具的壽命減少。要減少出現(xiàn)此類(lèi)現(xiàn)象，需要在切割工作結(jié)束以后，用電解或者是機(jī)械研磨的方式去除模具表面的不合格部分，例如白亮層或者是需要顯微鏡才能觀察到的細(xì)小裂紋。在在電火花加工或研磨工序完成以后，再對(duì)模具進(jìn)行一次低溫回火，進(jìn)一步穩(wěn)定異常層，阻止細(xì)小裂紋再度擴(kuò)展。

3.4模具表面強(qiáng)化處理

對(duì)模具的表面進(jìn)行特殊處理，提高模具的強(qiáng)度，減少模具在使用過(guò)程中的磨損和外物侵蝕，這樣可以減少裂紋的出現(xiàn)，延后裂紋出現(xiàn)的時(shí)間，由此提高模具的使用壽命。常見(jiàn)的表面強(qiáng)化工藝有模具表面滲氮、滲碳等，這些工藝可以有效減少模具在使用過(guò)程中的磨損和腐蝕。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，近年來(lái)，熱噴涂、物理化學(xué)沉積、PVD、離子輔助噴涂等高科技工藝，開(kāi)始普遍應(yīng)用于模具的表面強(qiáng)化工藝。但是新工藝畢竟出現(xiàn)的時(shí)間不夠長(zhǎng)，而壓鑄模具受損的原因多種多樣，在進(jìn)行模具表面強(qiáng)化的過(guò)程中，僅僅使用單一的強(qiáng)化涂層或工藝，很難抵抗所有的模具損壞形式，因此，必須對(duì)工序進(jìn)行合理的組合以及對(duì)處理順序進(jìn)行合理的安排。就現(xiàn)有的模具表面強(qiáng)化的工藝來(lái)說(shuō)，足以應(yīng)對(duì)一般的模具損壞，企業(yè)的選擇有很多，大可選擇經(jīng)濟(jì)實(shí)用的形式。

3.5模具使用

鋁合金壓鑄模具使用前，應(yīng)該對(duì)壓鑄模具進(jìn)行充分的預(yù)熱，以避免在使用過(guò)程中出現(xiàn)龜裂和裂紋。加熱的方式也有很多，例如煤氣天然氣、電加熱或者慢壓射壓鑄等，這些方法都很實(shí)用，可以很大層度上減少模具的應(yīng)力變化，防止模具快速龜裂，延長(zhǎng)模具使用壽命。

4 總結(jié)

壓力鋁合金的鑄造是現(xiàn)代工藝的一個(gè)極其復(fù)雜的操作系統(tǒng)，因此，在壓力鑄造鋁合金時(shí)將表現(xiàn)出更獨(dú)特的特點(diǎn)。鋁合金鑄件的壓模一般是在高壓煅燒和金屬冶煉的作用下形成的，使用時(shí)不易與外部的壓力相適應(yīng)。

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