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，廣泛應(yīng)用于工業(yè)的制造。為了進一步提高鋁合金發(fā)動機的品質(zhì)，有必要分析壓鑄工藝，改進和優(yōu)化現(xiàn)有技術(shù)缺陷，同時不影響發(fā)動機氣缸殼體的品質(zhì)，最終確保氣缸的接收無品質(zhì)問題。

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階段，對制品品質(zhì)提出了新的要求。因此，對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重要的標準。通過標準化檢驗方式，保證模具生產(chǎn)制品品質(zhì)的穩(wěn)定性是檢驗?zāi)＞咂焚|(zhì)的一個重要指標。壓鑄模具的使用壽命也是一個對壓力鑄造企業(yè)的經(jīng)濟效益有影響的重要因素，所以延長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

當液體或半液體金屬材料在壓力下進入壓鑄模型腔中，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)的鵝頸進入壓鑄模型腔內(nèi)。后者必須將容納金屬液的熔爐與壓機分離 - 在制冷室的機器中，手動或自動將金屬液體放在泵室壓機 - 機器中設(shè)置帶沖擊壓力的壓力，讓金屬液體進入壓鑄模型腔 - 模具進行密封。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將壓力澆注選在制冷室中制成。整個壓鑄過程需要很短的時間，當模具充滿金屬增壓溶液時，對增壓溶液進行成型，使發(fā)動機缸體的鑄造密度更高，使其的強度和硬度達到專業(yè)水平。此外，在高壓的影響下，金屬液體的填充能力進一步提高，可以有效地填充零件，使鑄造精度和表面品質(zhì)進一步提高，在生產(chǎn)效率上也有很大的優(yōu)勢。低碳節(jié)能理念的提出后，鋁合金的鑄造越來越受到重視，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)計壓鑄件壁厚

壁厚是壓鑄工藝中一個具有特殊意義的因素，壁厚與整個工藝規(guī)范有著密切的關(guān)系，如填充時間的計算、內(nèi)澆口速度的選擇、凝固時間的計算、模具溫度梯度的分析、壓力（最終比壓）的作用、留模時間的長短、鑄件頂出溫度的高低及操作效率;設(shè)計壁厚太厚會出現(xiàn)縮孔、砂眼、氣孔、內(nèi)部晶粒粗大等外表面缺陷，使得機械性能下降，零件質(zhì)量增加導(dǎo)致成本上升;設(shè)計壁厚太薄會造成鋁液填充不良，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)特點及技術(shù)要求，選取合適的壓鑄機進行生產(chǎn)，結(jié)合以往鑄件產(chǎn)品的生產(chǎn)經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)若模具結(jié)構(gòu)、工藝參數(shù)選用不當，容易造成壓鑄過程中液態(tài)金屬填入速度過快，型腔內(nèi)氣體無法完全排除，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)計中采用定位銷配合定位，進而將機加工量減小到0.5 mm范圍了，不僅提高了鑄件內(nèi)在品質(zhì)，同時節(jié)約了機加工時間。運用MAGMA軟件在模具設(shè)計前期進行模流分析，模擬鑄件凝固過程的數(shù)值，以及預(yù)測缺陷區(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，所以在加工的過程中應(yīng)當注意對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)當嚴格保證尺寸過渡處的圓角半徑，圓弧與直線相接處光滑，不能有棱角和尺寸偏差。若模具加工過程中，切割品質(zhì)太差，可能會導(dǎo)致模具在圓角內(nèi)側(cè)出現(xiàn)過大的應(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)此類現(xiàn)象，需要在切割工作結(jié)束以后，用電解或者是機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小裂紋。在在電火花加工或研磨工序完成以后，再對模具進行一次低溫回火，進一步穩(wěn)定異常層，阻止細小裂紋再度擴展。

3.4模具表面強化處理

對模具的表面進行特殊處理，提高模具的強度，減少模具在使用過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)的時間，由此提高模具的使用壽命。常見的表面強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程中的磨損和腐蝕。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，近年來，熱噴涂、物理化學(xué)沉積、PVD、離子輔助噴涂等高科技工藝，開始普遍應(yīng)用于模具的表面強化工藝。但是新工藝畢竟出現(xiàn)的時間不夠長，而壓鑄模具受損的原因多種多樣，在進行模具表面強化的過程中，僅僅使用單一的強化涂層或工藝，很難抵抗所有的模具損壞形式，因此，必須對工序進行合理的組合以及對處理順序進行合理的安排。就現(xiàn)有的模具表面強化的工藝來說，足以應(yīng)對一般的模具損壞，企業(yè)的選擇有很多，大可選擇經(jīng)濟實用的形式。

3.5模具使用

鋁合金壓鑄模具使用前，應(yīng)該對壓鑄模具進行充分的預(yù)熱，以避免在使用過程中出現(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)代工藝的一個極其復(fù)雜的操作系統(tǒng)，因此，在壓力鑄造鋁合金時將表現(xiàn)出更獨特的特點。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，使用時不易與外部的壓力相適應(yīng)。

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