鋁合金鑄造工藝優(yōu)化技術(shù)和發(fā)展探討

根據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)研究院公布的相關(guān)數(shù)據(jù)：在2017年國內(nèi)鋁合金產(chǎn)量已達(dá)到800萬t，且預(yù)計未來五年內(nèi)依舊以持續(xù)增長趨勢發(fā)展。

為了進(jìn)一步滿足新時代鋁合金鑄造產(chǎn)品的應(yīng)用需求，需要加大對鑄造工藝技術(shù)的合理優(yōu)化，以期在良好的生產(chǎn)環(huán)境下，實現(xiàn)鋁合金產(chǎn)品提質(zhì)增效生產(chǎn)目標(biāo)。同時，還應(yīng)當(dāng)結(jié)合鋁合金制品的用途，制定科學(xué)的工藝優(yōu)化規(guī)劃，就此增強(qiáng)我國鋁合金優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)力。

1 鋁合金鑄造工藝常見類型

1.1 低壓鑄造

在鋁合金鑄造工藝中通常包含多種類型的鑄造工藝，能夠根據(jù)生產(chǎn)需求予以確定。通常情況下，最早使用的鑄造工藝以低壓鑄造為主，它實則是借助金屬液體成型的原理，在模具中獲取鑄造制品，如早期使用的羽毛球拍，因其自重輕，易于操作，故此低壓鑄造工藝的應(yīng)用優(yōu)勢突出。同時，在此項鑄造工藝參與下生產(chǎn)的鋁合金制品還能保有穩(wěn)定的力學(xué)性能，且能夠?qū)崿F(xiàn)密度的均勻分布，所投入的成本并不高，對于量產(chǎn)企業(yè)而言屬于一項較好的鑄造工藝。

4宰相概念的第一要素是“處于國家最高決策層”，而不一定是最高行政首長［4］。唐朝的政事堂、明朝的內(nèi)閣、中華人民共和國的中共中央政治局常委會都是典型的例子（《人民日報海外版》的一篇文章將政治局常委會稱為“集體總統(tǒng)”［10］不準(zhǔn)確，應(yīng)為“集體宰相”）。明代的內(nèi)閣制和首輔制具有承前啟后的作用，是中國政治制度史上精彩的一章，具有重要的意義。

如圖1所示，法國旅游部門自上而下分別是法國政府、旅游聯(lián)盟和地區(qū)旅游局，而旅游聯(lián)盟又分成各大區(qū)旅游委員會、省級旅游委員會和旅游辦公室。政府主要行使監(jiān)督和賦予其他相關(guān)機(jī)構(gòu)權(quán)利的職能，對各地的旅游行業(yè)發(fā)展提出引導(dǎo)性的策略性意見；而國家旅游聯(lián)盟是非政府組織，負(fù)責(zé)協(xié)助政府和執(zhí)行政策，其屬下的旅游辦公室遍布旅游景區(qū)，可免費(fèi)為游客提供旅游咨詢和觀光游覽向?qū)В⑻峁┑貓D和旅游景點(diǎn)宣傳手冊，供游客充分了解當(dāng)?shù)靥厣吐糜钨Y源[12]。

1.2 真空鑄造

在鋁合金鑄造生產(chǎn)階段，鑄造工藝水平關(guān)聯(lián)著生產(chǎn)品質(zhì)，且多項參數(shù)的調(diào)節(jié)控制結(jié)果，也會對產(chǎn)品帶來一定影響。為了進(jìn)一步達(dá)到新時代鋁合金制品的高端使用要求，務(wù)必從鑄造工藝上實施優(yōu)化處理，進(jìn)而在鑄造工藝優(yōu)化技術(shù)的參與下，為各行各業(yè)提供高標(biāo)準(zhǔn)鋁合金鑄造產(chǎn)品。結(jié)合學(xué)者朱樂等人的研究成果，在工藝優(yōu)化階段，需要從鑄造工藝的優(yōu)選上給出可靠措施。依據(jù)上述所述內(nèi)容，鑄造工藝的差別性，往往代表它們的適用范圍不同。正如低壓鑄造對于輕質(zhì)產(chǎn)品的鑄造可行性較強(qiáng)，若用在汽車領(lǐng)域的車輪或者熱交換器制造中顯然缺乏適應(yīng)性。所以，要求生產(chǎn)人員以及技術(shù)人員都要先期判定不同產(chǎn)品適合的鑄造工藝

。

1.3 半固態(tài)壓鑄

在鋁合金鑄造期間，要想提升生產(chǎn)質(zhì)量，確保鑄造而成的產(chǎn)品，能為各領(lǐng)域提供顯著的實效作用，還應(yīng)當(dāng)從澆注工藝上提出優(yōu)化路徑。一方面，需要有效抑制生產(chǎn)中原料氣孔現(xiàn)象的發(fā)生風(fēng)險，保持原料均勻分布。另一方面，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制緊密性，特別是對汽車領(lǐng)域中所需要的發(fā)動機(jī)缸體、變速箱殼、離合器踏板等鋁合金部件，需要保證不同位置的薄厚度適中，這樣才能進(jìn)一步維護(hù)產(chǎn)品使用安全性。在相關(guān)研究中，為了提升澆注合理性，需要在法蘭小端口處設(shè)立澆口，且澆口方向可確定為橫向，就此增強(qiáng)澆注作業(yè)的均衡性，也能避免前后澆注時間間隔明顯，而產(chǎn)生隔層。此外，在澆注中還要控制好不同澆注位置的原料用量，進(jìn)而在成型后保持穩(wěn)定性能。如汽車空間框架生產(chǎn)中使用的鋁合金型材，還應(yīng)當(dāng)根據(jù)空間框架的形狀，區(qū)分對應(yīng)的鑄造厚度。尤其是蜂窩狀結(jié)構(gòu)，更要保證鋁合金材料的順勢流淌，從而在成型后可以呈現(xiàn)優(yōu)等質(zhì)量。在澆注溫度控制上，也應(yīng)當(dāng)以鋁合金配料差異予以確定。比如對于鋁銅合金，在添加電解銅等原材料時，需要將溫度保持在850℃至950℃以內(nèi)，而澆注時的溫度為700℃，且最高溫度應(yīng)當(dāng)為750℃。如若選用的是鋁錳合金，則對應(yīng)的澆注溫度應(yīng)在850℃至900℃以內(nèi)。據(jù)此，應(yīng)對澆注工藝細(xì)節(jié)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化。

鋁合金鑄造品在工藝優(yōu)化中，理應(yīng)以建模思想構(gòu)建三維模型，并且依據(jù)三維模型呈現(xiàn)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，確認(rèn)最佳鑄造工藝參數(shù)，之后在改進(jìn)后按照三維模型鑄造實體產(chǎn)品，既能減少廢料損耗，又能增加鑄造精確度。通常情況下，在建模后可以將三維模型作為生產(chǎn)車間產(chǎn)品制造的重要參考，如（圖1）所示，由此保障生產(chǎn)質(zhì)量。關(guān)于建模技術(shù)的應(yīng)用，為了同鑄造工藝保持密切的相關(guān)性，需要有關(guān)人員在建模中，實現(xiàn)三維模型與部件點(diǎn)位、厚度等指標(biāo)的統(tǒng)一分布。如若是對汽車車輪等帶有弧形結(jié)構(gòu)的表面進(jìn)行建模，也要實現(xiàn)“全面匹配”，以免因模型失真，影響最終產(chǎn)品的質(zhì)量與生產(chǎn)效率。而對于獨(dú)立生產(chǎn)的鋁合金部件，在統(tǒng)一鑄造工藝下，應(yīng)將其看為一體，以免因部件之間的型號規(guī)格不一致，致使產(chǎn)品制成后缺乏實踐價值。其中還需關(guān)注的是對于鑄造工藝中涉及的模具以及保溫棉等部件，也要注重屬性差別，這樣才能在優(yōu)化技術(shù)的參與下，達(dá)成既定生產(chǎn)目標(biāo)。三維建模的有效調(diào)節(jié)亦是鋁合金鑄造工藝優(yōu)化中的關(guān)鍵性內(nèi)容。隨著三維模型的客觀演示，即可獲取更多可用資料，實現(xiàn)對局部位置的精準(zhǔn)鑄造。

2 鋁合金鑄造工藝優(yōu)化技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)

2.1 優(yōu)選鑄造工藝

于鋁合金鑄造期間，還可以利用真空鑄造工藝，經(jīng)過對型腔氣體的合理抽離，創(chuàng)造真空生產(chǎn)條件，這樣可以避免因氣體溶解情況，影響力學(xué)性能穩(wěn)定性，也能有效防范氣孔的產(chǎn)生。經(jīng)過比對后認(rèn)定真空鑄造工藝具備操作簡便，密封良好特征。然而，由于真空鑄造中有著嚴(yán)苛的工藝要求，致使效率及其品質(zhì)容易受外界因素干擾，且經(jīng)濟(jì)性偏差。

由表1可知，副瓣電平設(shè)計值越低，則噪聲系數(shù)越大，鏈路增益越小。該表中僅對筆形波束的方向圖作出統(tǒng)計，若天線波束要求為寬波束或余割波束形狀，由于不等相位引起的噪聲系數(shù)惡化將更加劇烈。

另外，也要充分考慮鋁合金制品不同制造位置對厚度、溫度等參數(shù)條件要求的不一致性。例如對于鎂銅鋁合金材料（2xxx系列），在其生產(chǎn)時，要求加強(qiáng)對原料的熱處理，且此類型產(chǎn)品有著高強(qiáng)度與高鍛造標(biāo)準(zhǔn)，可以選擇真空鑄造工藝。以汽車領(lǐng)域中的鋁合金車身板為例，在生產(chǎn)5XXX系鋁合金產(chǎn)品時，無需強(qiáng)化熱處理，且對于可塑性的要求更高，未形成高強(qiáng)度要求，依據(jù)上述三種常見鑄造工藝，可以選擇低壓鑄造或是半固態(tài)壓鑄，此類產(chǎn)品中使用的主要是鎂鋁合金材料?；诖?，在鋁合金鑄造工藝優(yōu)化技術(shù)中，應(yīng)當(dāng)優(yōu)選鑄造工藝，并且始終參照明確的生產(chǎn)目標(biāo)，確認(rèn)適宜的工藝技術(shù)。

2.2 明確澆注點(diǎn)位

在使用鋁合金材料制造鑄造品時，還可以應(yīng)用半固態(tài)壓鑄工藝，它具體是將鑄造原料調(diào)整為半固態(tài)，之后憑借半固態(tài)原料的形狀可調(diào)節(jié)特點(diǎn)，依照生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)壓鑄成型。同上述多種工藝比較，能夠有效提高鋁合金制品的美觀度，繼而達(dá)成優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)目標(biāo)。在實際鑄造作業(yè)中，半固態(tài)壓鑄有利于提高生產(chǎn)效率，并且不易破壞生產(chǎn)模具，在成本投入上也要略低于真空鑄造

。

進(jìn)一步行食管電生理檢查，予心房S1S2程序刺激，設(shè)置S1S1間期為400 ms，S1S2間期為360 ms，S1S2間期每次遞減10 ms，可誘發(fā)出心動過速，誘發(fā)窗口為S1S2 400/280 ms，誘發(fā)出心動過速與自發(fā)心動過速一致(圖4)，予頻率為250 次/min的S1S1連續(xù)刺激可終止心動過速。期間患兒未訴心前區(qū)不適，無頭暈、黑蒙、暈厥，無嘔吐等不適?？紤]患兒年齡小，為首次發(fā)作，但發(fā)作時心率明顯增快，遂予酒石酸美托洛爾片10 mg/d口服以預(yù)防心動過速發(fā)作，定期門診隨訪，必要時行射頻消融術(shù)。隨訪半年，無復(fù)發(fā)。

2.3 構(gòu)建三維模型

醫(yī)生哈韋德·凱利就是眾多醫(yī)生之一。當(dāng)他聽說她來自的城鎮(zhèn)時，他走到醫(yī)院的大廳，來到她的房間。他馬上認(rèn)出了她。他決定盡他最大的努力醫(yī)好她。

2.4 規(guī)范優(yōu)化步驟

在鋁合金鑄造工藝優(yōu)化技術(shù)實際應(yīng)用階段，需要在參數(shù)控制上，全面了解工藝參數(shù)對產(chǎn)品質(zhì)量及其性能產(chǎn)生的具體影響，進(jìn)而總結(jié)出最優(yōu)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，指引生產(chǎn)車間有方向性的生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。此處以鋁合金鑄造預(yù)處理工藝為例予以闡述，在判定鋁合金力學(xué)性能在參數(shù)變化下的影響程度時，可通過固溶溫度、時效工藝等參數(shù)具體評估結(jié)果控制實際鑄造參數(shù)。從相關(guān)研究中了解到：固溶溫度升高時，對應(yīng)的鋁合金硬度指標(biāo)隨之降低，直到達(dá)到520℃固溶溫度時，鋁合金硬度基本上保持在98HB左右，而后即使繼續(xù)升溫，也不能引起硬度值上漲。故此，在固溶溫度參數(shù)確定上，需將理想值設(shè)定為520℃固溶溫度。在研究時效工藝時，不同時效下，反饋的鋁合金硬度指標(biāo)存在差異性，詳細(xì)信息見（表1），且在不同時效工藝下，隨著時效延長，布氏硬度變化幅度不等。其中155℃時效工藝下，隨著時長由2h逐漸延長到10h，其布氏硬度指標(biāo)呈現(xiàn)“先升后降”趨勢，而175℃時效工藝下，則以“先升后降再升”為主，195℃時效工藝在則對應(yīng)的布氏硬度也有著明顯波動特征。從而推斷出，在鋁合金鑄造工藝應(yīng)用中，盡量保持155℃時效工藝，這樣才能促使鋁合金產(chǎn)品達(dá)到最優(yōu)良的力學(xué)性能，即布氏硬度最大（峰值）則代表對應(yīng)的鋁合金力學(xué)性能穩(wěn)定

。

2.5 嚴(yán)控工藝參數(shù)

在鋁合金鑄造中需要通過規(guī)范生產(chǎn)步驟，實現(xiàn)對鑄造工藝的合理化優(yōu)化。只要生產(chǎn)流程中涉及的各項鑄造步驟足夠細(xì)致，就能為后續(xù)鑄造而成的鋁合金制品質(zhì)量的提升帶來可靠保障。根據(jù)相關(guān)研究可以將鑄造流程整理如下：原材料配制→三維設(shè)計→三維設(shè)計→工藝設(shè)計→生產(chǎn)任務(wù)→模具制作→采購原料→下料去除毛刺→加熱制胚→切邊→鍛造成型。按照上述步驟后，需要對其實施研磨、酸洗、拋丸等多項處理操作，最終經(jīng)過機(jī)械加工后制成合格的鋁合金制品。實際上，為了實現(xiàn)對各項生產(chǎn)步驟實施效果的考量，還專門在原料采購環(huán)節(jié)采用光譜成分分析方法，驗證原料質(zhì)量，且在鍛造成型步驟對其展開質(zhì)檢。直到進(jìn)入熱處理步驟，對其布氏硬度加以細(xì)致檢驗。待全部細(xì)化處理步驟完成后，還要對成品的機(jī)械加工步驟再度實施檢測，而且入庫時，需要做好相關(guān)記錄，直到校驗無誤后，方可正式對其進(jìn)行包裝，等待客戶取走產(chǎn)品。在三維設(shè)計步驟中，相關(guān)人員需要充分借助CAD軟件，便于在軟件輔助下，實現(xiàn)產(chǎn)品的精密設(shè)計。

3 鋁合金鑄造工藝優(yōu)化技術(shù)的發(fā)展路徑

3.1 推行在線監(jiān)測模式

鋁合金鑄造工藝優(yōu)化技術(shù)在不斷優(yōu)化中，也必然呈現(xiàn)全新的鑄造生產(chǎn)景象。其中最為突出的是采用智能監(jiān)測手段，預(yù)判潛在的鑄造失誤風(fēng)險，也能指引負(fù)責(zé)鑄造生產(chǎn)車間的管理人員，利用在線監(jiān)測結(jié)果，提出可行性優(yōu)化管理措施，最終能夠推動鋁合金鑄造事業(yè)朝著智能化、信息化方向快速轉(zhuǎn)型。

以學(xué)者劉泉等人的研究成果為依據(jù)，在鋁合金鑄造工藝實際應(yīng)用期間，在線監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用無疑能夠為工藝參數(shù)的合理控制、鑄造步驟的細(xì)化管理提供指導(dǎo)服務(wù)。在線監(jiān)測技術(shù)在應(yīng)用階段，具體包含在線檢測、數(shù)據(jù)采集以及自動化控制等功能模塊，且每項功能都能為精準(zhǔn)鑄造帶來助力。比如在在線檢測功能模塊中，可以依據(jù)磁粉無損檢測等無損檢測技術(shù)，對當(dāng)前每一項鑄造步驟進(jìn)行質(zhì)量檢測，因此種檢測方式不會對產(chǎn)品造成破損，故此在檢測后可直接進(jìn)入下一項工序

。如若在檢測后確認(rèn)鋁合金產(chǎn)品存在表面缺陷、結(jié)構(gòu)異常等情況，需要經(jīng)過對產(chǎn)品進(jìn)行篩除，將其輸送至其它區(qū)域，等待技術(shù)人員修復(fù)后判斷是否屬于廢件，從而為產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)步提升創(chuàng)造了有利條件，也能增加客戶的滿意度，提高整批產(chǎn)品的合格率。在實操中關(guān)于在線監(jiān)測模式的運(yùn)用，可以按照研發(fā)設(shè)計硬件系統(tǒng)、連接工業(yè)企業(yè)ERP系統(tǒng)、安裝信息管理軟件系統(tǒng)等途徑，達(dá)成在線監(jiān)測實施目標(biāo)。

3.2 完善工藝專家系統(tǒng)

鋁合金鑄造工藝在其發(fā)展期間，需要針對工藝專家系統(tǒng)予以完善，便于在此系統(tǒng)的助力下，能為鋁合金制品踐行高效優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)目標(biāo)給出明確指引。因該系統(tǒng)具備缺陷分析以及精準(zhǔn)排障、參數(shù)調(diào)控等特征，在實際應(yīng)用中，可以為鋁合金鑄造流程中的熔煉、切邊、鍛造等步驟提供參考信息，便于經(jīng)過優(yōu)化后可以改善鋁合金鑄造生產(chǎn)現(xiàn)狀。此系統(tǒng)在完善中，將逐漸趨于全面化、精準(zhǔn)化、自動化方向發(fā)展。其中指代的全面化完善，是指隨著系統(tǒng)完善發(fā)展，除了能在鋁合金鑄造生產(chǎn)環(huán)節(jié)發(fā)揮效能外，也能在預(yù)算管理、調(diào)度管理甚至是經(jīng)濟(jì)性分析上均能給出輔助信息，且涉及的應(yīng)用范圍更加全面。至于精準(zhǔn)化指的是在未來發(fā)展中將與更多高新技術(shù)保持聯(lián)合關(guān)系，生產(chǎn)的鋁合金制品精確度更高。自動化是在大數(shù)據(jù)技術(shù)、云計算技術(shù)等多項信息技術(shù)參與下，減少對人工的依賴。

3.3 加強(qiáng)數(shù)值模擬分析

在鋁合金鑄造工藝發(fā)展中，也將實現(xiàn)數(shù)據(jù)模擬分析的強(qiáng)化處理。它主要是針對上述提及的三維模型，對參數(shù)變化數(shù)值進(jìn)行模擬分析，之后給出更符合生產(chǎn)實況的參數(shù)數(shù)值。比如依據(jù)三維模型對材料參數(shù)進(jìn)行模擬分析時，如若鋁合金鑄造中使用A354部件材料，搭配SKD61鋼模具，則在鋁合金生產(chǎn)中，在對澆注時間等參數(shù)進(jìn)行模擬演示時，需要將溫度指標(biāo)控制在538℃（固相線溫度）左右。在鑄造成型中，鋁合金材料液體在不同流速下，最終制成的鑄件質(zhì)量有差異，在按照指定模擬數(shù)值演示后擇優(yōu)而選，推斷出最佳參數(shù)數(shù)值。

4 結(jié)論

綜上所述，在鋁合金鑄造過程中，要想有效提升生產(chǎn)質(zhì)量，充分展現(xiàn)合金的性能優(yōu)勢，應(yīng)當(dāng)從工藝選擇、精準(zhǔn)澆注、三維建模、步驟規(guī)范、參數(shù)控制等方面著手，始終將時效工藝設(shè)定在155℃，繼而改善鋁合金鑄造品的力學(xué)性能，并在未來改造中，朝著智能監(jiān)測、信息化、虛擬化方向發(fā)展，確保在優(yōu)化工藝技術(shù)輔助下，鋁合金制品無論從性能還是品質(zhì)上，都能達(dá)到新時代多元領(lǐng)域使用要求。

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