論壓鑄技術(shù)的進(jìn)展與應(yīng)用

1、鑄造材料與工藝（論文）題目： 論壓鑄技術(shù)的進(jìn)展與應(yīng)用作者： 張杰學(xué)號(hào)： S20156019學(xué)院： 北京有色金屬研究總院專業(yè)： 材料科學(xué)與工程成績(jī)：2015 年 12 月目錄1 壓鑄技術(shù)的特點(diǎn)與發(fā)展歷史31.1 壓力鑄造技術(shù)的特點(diǎn)31.2 壓鑄技術(shù)的歷史32 壓鑄技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀42.1 國(guó)外壓力鑄造業(yè)的現(xiàn)狀42.2 我國(guó)壓力鑄造業(yè)的現(xiàn)狀53 壓鑄技術(shù)的發(fā)展方向73.1 真空壓鑄73.2 加氧壓鑄73.3 精、速、密壓鑄73.4 定向、抽氣、加氧壓鑄83.5 半固態(tài)壓鑄83.6 固態(tài)壓鑄84 壓鑄技術(shù)的應(yīng)用84.1壓鑄技術(shù)在汽車(chē)零部件生產(chǎn)中的應(yīng)用84.2壓鑄技術(shù)在電子產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用94.3壓鑄技術(shù)鋁

2、合金中的應(yīng)用94.4 壓鑄技術(shù)在鎂合金中的應(yīng)用105 今后壓鑄技術(shù)的研究重點(diǎn)11論壓鑄技術(shù)的進(jìn)展與應(yīng)用摘要：壓鑄技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)化國(guó)家綠色制造行業(yè)的重要新技術(shù)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目。本文概述了壓力鑄造技術(shù)的特點(diǎn)和壓力鑄造技術(shù)的發(fā)展歷史。簡(jiǎn)述了國(guó)外最新壓力鑄造技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，并通過(guò)對(duì)比國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，從壓鑄設(shè)計(jì)、工藝、設(shè)備、壓鑄模具等方面總結(jié)了我國(guó)壓力鑄造技術(shù)目前所存在的不足。介紹了半固態(tài)壓鑄、固態(tài)壓鑄、加氧壓鑄、真空壓鑄等壓力鑄造技術(shù)的新工藝。介紹了計(jì)算機(jī)技術(shù)在壓鑄技術(shù)中的運(yùn)用及計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)。展望了未來(lái)壓力鑄造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。關(guān)鍵詞：壓鑄技術(shù)；發(fā)展；應(yīng)用1 壓鑄技術(shù)的特點(diǎn)與發(fā)展歷史1.1 壓力鑄造

3、技術(shù)的特點(diǎn)在壓力鑄造中，一般作用于原料上的壓力在20 200MPa，充型的初始速度為1570 m/s，充型時(shí)間僅為0.010.20s。正是由于這種特殊充型方式及凝固方式，導(dǎo)致壓力鑄造具有自身獨(dú)特的特點(diǎn)。1)可以得到薄壁、形狀復(fù)雜但輪廓清晰的鑄件。鑄件的壁厚通常在16 mm之間，小鑄件可以做得更薄，而大鑄件的壁可以更厚。對(duì)于復(fù)雜的零件，或其他鑄造方法無(wú)法制備的零件，可使用壓力鑄造方法。2)鑄件精度高、尺寸穩(wěn)定、加工余量少、表面光潔。加工余量一般在0.20.5 mm，表面粗糙度在Ra3.2 um以下。由壓力鑄造制作的鑄件裝配互換性好。一般只要對(duì)零件進(jìn)行少量加工便可進(jìn)行裝配，有的零件甚至無(wú)須機(jī)械加工

4、就能直接裝配使用。3)鑄件組織致密、具有較好的力學(xué)性能。由于鑄件在壓力作用下凝固，所獲得的晶粒細(xì)小，所以鑄件組織十分致密，強(qiáng)度較高。另外，由于激冷造成鑄件表面硬化，形成約0.30.5 mm 的硬化層，鑄件表現(xiàn)出良好的耐磨性。4)生產(chǎn)效率高。壓力鑄造的生產(chǎn)周期短，一次操作的循環(huán)時(shí)間約5s3 min，這種方法適于大批量生產(chǎn)。5)壓力鑄造采用鑲鑄法可以省去裝配工序并簡(jiǎn)化制造工藝。鑲鑄的材料一般為鋼、鑄鐵、銅、絕緣材料等，鑲鑄體的形狀有圓形管狀、薄片等。利用鑲鑄法可制作出有特殊要求的鑄件。1.2 壓鑄技術(shù)的歷史從1855年Mergenthaler將活塞壓射缸浸入熔融合金中生產(chǎn)出條型活字鑄件算起，壓力鑄

5、造技術(shù)已經(jīng)有153年的歷史。1869年C.Babbage采用“鋅強(qiáng)化鉛錫合金壓力鑄造法”生產(chǎn)一些零件；1872年開(kāi)始使用一種手動(dòng)的小型壓鑄機(jī)生產(chǎn)留聲機(jī)上的Pb-Sn合金小零件；1904年H.H.Franklin公司壓鑄出汽車(chē)連桿軸承，從而使剛剛誕生的汽車(chē)工業(yè)取代印刷業(yè)而成為壓鑄件的最主要用戶；1905年H.H.Doehler發(fā)明了既能生產(chǎn)鉛錫合金又能壓鑄鋅合金的壓鑄機(jī)；1914年H.H.Doehler采用氣壓使金屬液沿流道上升而充型的壓鑄機(jī)，可應(yīng)用于鋁合金壓鑄。20世紀(jì)20年代美國(guó)的Kipp公司制造出機(jī)械化的熱室壓鑄機(jī)，但鋁合金液有浸蝕壓鑄機(jī)上鋼鐵零部件的傾向，鋁合金在熱室壓鑄機(jī)上生產(chǎn)受到限制

6、。C.Roehri制造出冷室壓鑄機(jī)，這一發(fā)明是壓鑄技術(shù)的重大進(jìn)步，使鋁合金、黃銅合金的壓鑄成為現(xiàn)實(shí)。20世紀(jì)50年代大型壓鑄機(jī)誕生，為壓鑄業(yè)開(kāi)拓了許多新的領(lǐng)域。隨著壓鑄機(jī)、壓鑄工藝、壓鑄型及潤(rùn)滑劑的發(fā)展，壓鑄合金也從鉛發(fā)展到鋅、鋁、鎂和銅，最后發(fā)展到鐵合金，隨著壓鑄合金熔點(diǎn)的不斷增高而使壓鑄件應(yīng)用范圍也不斷擴(kuò)大。2 壓鑄技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀2.1 國(guó)外壓力鑄造業(yè)的現(xiàn)狀壓鑄技術(shù)涉及到機(jī)械制造、液壓傳動(dòng)、材料、冶金、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)、化工、電子、傳感器、檢測(cè)、電氣等諸多學(xué)科并正在向邊緣學(xué)科滲透。隨著以上諸多學(xué)科的發(fā)展和工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步，壓鑄技術(shù)也取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，具體表現(xiàn)為。1)壓鑄機(jī)及外圍設(shè)備整體性能

7、和控制系統(tǒng)水平的大幅度提高。目前先進(jìn)的壓鑄機(jī)均采用電液比例及電液伺服控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，以及新型液壓元器件和傳感器等，對(duì)壓鑄工藝過(guò)程實(shí)施實(shí)時(shí)閉環(huán)控制、工藝參數(shù)跟蹤檢測(cè)和自動(dòng)反饋等，提高了壓鑄工藝優(yōu)化水平和壓鑄機(jī)工作的可靠性。模溫機(jī)、噴涂機(jī)、定量澆注機(jī)、取件機(jī)、切邊機(jī)等外圍設(shè)備自動(dòng)控制水平有了很大的提高，從而保證了壓鑄件的精度和質(zhì)量的穩(wěn)定性。2)計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)在壓鑄中的廣泛應(yīng)用，加深了對(duì)壓鑄充型、凝固過(guò)程規(guī)律的認(rèn)識(shí)，在壓鑄件設(shè)計(jì)、壓鑄型設(shè)計(jì)和壓鑄件生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。壓鑄過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的流動(dòng)、傳熱和傳質(zhì)過(guò)程。采用CSM、CIP和FEM 法分別解析溫度場(chǎng)和凝固過(guò)程、求解高精度的液

8、流自由表面和顯示三維解析效果，從而可以有效的預(yù)測(cè)缺陷產(chǎn)生的位置，并找到預(yù)防缺陷的有效途徑。利用CAE模擬分析諸如流場(chǎng)、壓力場(chǎng)、熱應(yīng)力和壓鑄周期等，從而可以預(yù)測(cè)最佳壓射速度、壓鑄型熱循環(huán)等工藝參數(shù)。3)壓鑄型材質(zhì)和制造技術(shù)的發(fā)展，提高了壓鑄型使用壽命和壓鑄件質(zhì)量。隨著電渣重熔精煉技術(shù)的發(fā)展，新型熱作模具鋼的出現(xiàn)，壓鑄型材料品質(zhì)大幅度提高。如鋅、鋁和鎂合金壓鑄型材質(zhì)大多采用H13(4Cr5MoSiV1)鋼代替3Cr2W8V，與H13相對(duì)應(yīng)的W302(奧地利)、ASSAB8407(瑞典)、X40CrMoV51(德國(guó))和SKD61(日本)等模具鋼也普遍應(yīng)用。黃銅合金則采用H19鋼。模具CAD/CAM/

9、CAE的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，在流場(chǎng)及溫度場(chǎng)分析的基礎(chǔ)上，為優(yōu)化澆注系統(tǒng)、鑄型熱平衡和確定壓鑄工藝參數(shù)等方面進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)。壓鑄型型腔、型芯采用數(shù)控加工、電加工技術(shù)，模具配合實(shí)施CAD/CAM ，采用真空淬火、高壓氣淬、鹽浴滲氮等熱處理工藝及其后續(xù)精加工技術(shù)，使壓鑄型制造向高精度化和高效率化發(fā)展。4)薄壁壓鑄件成形技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，為實(shí)現(xiàn)輕量化的目標(biāo)創(chuàng)造了條件。鋅合金壓鑄件壁厚可達(dá)0.3 mm，鋁和鎂合金壓鑄件壁厚l mm 以下。除了減輕重量外，薄壁壓鑄件的優(yōu)點(diǎn)是壓鑄件的激冷表皮層厚度約0.5 mm，若壁厚為l mm 時(shí)，則壓鑄件完全是表皮層，從而有利于提高強(qiáng)度。除了合理的壓鑄件結(jié)構(gòu)外，薄壁壓鑄件成形關(guān)鍵是

10、獲得最佳的液流速度及合理的熱流控制。根據(jù)與薄壁壓鑄件有關(guān)的壓鑄機(jī)壓射工作特性，采用CAD設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)和熱平衡，并對(duì)壓鑄工藝參數(shù)有效檢測(cè)和控制，可提高薄壁壓鑄件壓鑄工藝水平。5)壓鑄型涂料的開(kāi)發(fā)，改善了鑄型潤(rùn)滑特性，提高了壓鑄件表面質(zhì)量。水基乳化涂料具有良好的成膜性、抗焊合性和殘留物少、發(fā)氣量低等特點(diǎn)，已經(jīng)成為目前壓鑄型的主體涂料。為了改善環(huán)境，提高壓鑄型和沖頭壽命，減少壓鑄件表面流痕和減少壓鑄件的氣體含量，開(kāi)發(fā)了無(wú)機(jī)粉狀固體涂料(脫模劑和沖頭潤(rùn)滑劑)。壓鑄涂料定量控制設(shè)備和壓室沖頭自動(dòng)清理潤(rùn)滑裝置的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，使壓鑄工藝水平發(fā)生躍變。2.2 我國(guó)壓力鑄造業(yè)的現(xiàn)狀建國(guó)50多年來(lái)，我國(guó)的壓鑄工業(yè)從無(wú)

11、到有，壓鑄生產(chǎn)有了相當(dāng)大的發(fā)展，改革開(kāi)放之后更是發(fā)展迅速。隨著我國(guó)汽車(chē)、摩托車(chē)、家用電器、計(jì)算機(jī)等工業(yè)的發(fā)展，對(duì)壓鑄件的需要量日益增加，國(guó)內(nèi)出現(xiàn)了大批生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、精密、大型壓鑄件的壓鑄企業(yè)。CAD、CAE、CAM 是一種新興的綜合性計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)，他是以計(jì)算機(jī)作為主要技術(shù)手段，處理各種圖形信息，輔助完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)、分析模擬、評(píng)價(jià)與制造中的各項(xiàng)活動(dòng)。我國(guó)的壓鑄模CAD/CAE/CAM 系統(tǒng)起步較晚，但由于借鑒了其他模具CAD/CAE/CAM 的經(jīng)驗(yàn)，發(fā)展速度也相當(dāng)快。尤其是近幾年有一大批模具企業(yè)推廣應(yīng)用了計(jì)算機(jī)技術(shù)，陸續(xù)引進(jìn)了相當(dāng)數(shù)量的CAD/CAE/CAM 系統(tǒng)。如美國(guó)EDS公司的UG，美國(guó)PTC

12、公司的Pro/Engineer，美國(guó)CNC公司的Master CAM，英國(guó)Dehacam公司的DUCT5，以及美國(guó)AC-tech公司的C-mold，德國(guó)MAGMA公司的MAGMA SOFT等用于壓鑄模的專用軟件。這些系統(tǒng)軟件的引進(jìn)，使我國(guó)模具行業(yè)實(shí)現(xiàn)了CAD/CAE/CAM 的集成，取得了一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)與推動(dòng)了我國(guó)模具CAD/CAE/CAM技術(shù)的發(fā)展。壓鑄設(shè)計(jì)在依靠設(shè)計(jì)人員經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，對(duì)充型和傳熱理論進(jìn)行了探索。在產(chǎn)品零件設(shè)計(jì)中，值得一提的有2方面內(nèi)容：一方面是較廣泛地應(yīng)用了有限元軟件來(lái)分析設(shè)計(jì)零件，這種方法最大限度地利用了所選合金材料的力學(xué)性能來(lái)設(shè)計(jì)出滿足要求的壓鑄件；另一方面是掌

13、握了快速原型制造技術(shù)，這種技術(shù)不需任何模具，不用機(jī)械加工，而是根據(jù)CAD提供的三維數(shù)據(jù)，采用分層掃描的制作方法，快速制作出所需實(shí)體模樣。他可用于設(shè)計(jì)評(píng)估、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、模具制造上，在縮短生產(chǎn)周期、降低生產(chǎn)成本、保證質(zhì)量方面有顯著成效。然而同國(guó)外壓力鑄造業(yè)相比，我國(guó)壓力鑄造業(yè)仍然存在很多不足，主要表現(xiàn)在以下方面。1)國(guó)外壓射系統(tǒng)始終在不斷地改進(jìn)，平均58年就有一次重大改進(jìn)。而我國(guó)壓射部分的所有壓射參數(shù)的調(diào)節(jié)均為人工手動(dòng)，無(wú)參數(shù)顯示系統(tǒng)配套，給壓鑄工藝規(guī)范的實(shí)施造成困難，因而壓鑄件的質(zhì)量無(wú)法保證，也難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。2)合模部分一般采用曲軸機(jī)械擴(kuò)力結(jié)構(gòu)，其擴(kuò)力系數(shù)只有18左右，而國(guó)外高達(dá)20多，這在合型

14、力相同時(shí)，合型油缸比國(guó)外壓鑄機(jī)大1/4以上，增加了能量的消耗，也增加了原材料和加工成本。而且合型部份的一些關(guān)鍵零部件至今未完全過(guò)關(guān)，直接影響到機(jī)器的正常工作。3)液壓系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)壓鑄機(jī)的自動(dòng)控制。而國(guó)外有名的壓鑄機(jī)公司在這方面早已普遍應(yīng)用。雖然有少數(shù)壓鑄系統(tǒng)采用CAD，但只是計(jì)算機(jī)的簡(jiǎn)單應(yīng)用，計(jì)算機(jī)CAD的主要技術(shù)沒(méi)有真正利用，因此機(jī)器的結(jié)構(gòu)與性能就沒(méi)法得到真正的提高與改進(jìn)。4)國(guó)產(chǎn)壓鑄機(jī)大都存在漏油的現(xiàn)象，主要原因是密封件質(zhì)量差和加工質(zhì)量問(wèn)題。國(guó)產(chǎn)壓鑄機(jī)的正常運(yùn)行時(shí)間不到3 000 h，還不如國(guó)外五、六十年代的水平。而國(guó)外已達(dá)到或超過(guò)2×104 h。5)剛性是影響壓鑄機(jī)精度的重要因

15、素，以前我國(guó)壓鑄機(jī)壓射性能較差，人們集中精力研究壓射系統(tǒng)的性能，而忽視了強(qiáng)度、精度的提高。而斯洛伐克壓鑄機(jī)的剛性很好，一千噸以上大型壓鑄機(jī)的床身在壓射過(guò)程中牢固可靠。6)壓鑄模使用壽命短。目前我國(guó)設(shè)計(jì)的壓鑄模具普遍存在模具壽命偏低的問(wèn)題，以大、中型鋁合金壓鑄模為例，國(guó)產(chǎn)模具的使用壽命一般在38萬(wàn)件之間，平均6萬(wàn)件，而國(guó)外生產(chǎn)的同類模具的使用壽命可以達(dá)到10l5萬(wàn)件。模具使用壽命偏低，直接導(dǎo)致了生產(chǎn)效率的下降和產(chǎn)品成本的提高。隨著車(chē)輛和電機(jī)等產(chǎn)品向輕量化發(fā)展，使用壓鑄模的比例將不斷提高，對(duì)壓鑄模的壽命和復(fù)雜程度也將提出越來(lái)越高的要求。7)模具可靠性較差。傳統(tǒng)的壓鑄模設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)的模具可靠性較差，

16、一般需經(jīng)反復(fù)調(diào)試才能正式投入使用。8)生產(chǎn)率低。由于國(guó)產(chǎn)模具使用可靠性不穩(wěn)定，生產(chǎn)中故障多，返修量大，班產(chǎn)量不如進(jìn)口模具高。9)我國(guó)在壓鑄模的設(shè)計(jì)和制造方面，進(jìn)展較為緩慢。在壓鑄模設(shè)計(jì)中，目前仍主要依靠設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)。10)外觀質(zhì)量不理想。國(guó)產(chǎn)壓鑄件往往線條不清晰，水流紋不理想，表面粗糙度差。與進(jìn)口壓鑄件對(duì)比，差距明顯。3 壓鑄技術(shù)的發(fā)展方向3.1 真空壓鑄真空壓鑄是利用輔助設(shè)備將壓鑄型腔內(nèi)的空氣抽出形成真空狀態(tài)下，將金屬液壓鑄成形的方法。真空壓鑄的特點(diǎn)是：1)可消除或減少壓鑄件內(nèi)部的氣孔，提高鑄件的力學(xué)性能和表面質(zhì)量，改善鑄件的鍍覆性能；2)真空壓鑄時(shí)大大地減少了型腔的反壓力?？墒褂幂^低的比

17、壓甚至可用小機(jī)器壓鑄較大和較薄的鑄件；3)可使用鑄造性能較差的合金。3.2加氧壓鑄加氧壓鑄是在鋁合金液充填型腔前，用氧氣充填壓室和型腔而取代其中的空氣。充填時(shí)，氧氣一方面通過(guò)排氣槽排出；另一方面由噴射的鋁液與沒(méi)有排出的氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生氧化鋁微粒，分散在壓鑄件內(nèi)部，使壓鑄件內(nèi)不產(chǎn)生氣孔。加氧壓鑄的特點(diǎn)為消除或減少氣孔，提高了鑄件質(zhì)量。其中提高機(jī)械強(qiáng)度達(dá)10%，延伸率為1.52倍。因壓鑄件內(nèi)無(wú)氣孔，可經(jīng)熱處理從而使強(qiáng)度進(jìn)一步提高，屈服極限增加，沖擊性能也顯著提高；壓鑄件可在290300的環(huán)境中工作；加氧壓鑄與真空壓鑄相比，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，投資少。氧氣加入方法有2種，即由壓室加氧和由壓鑄模

18、上設(shè)置的專用裝置加氧。一般立式壓鑄機(jī)多采用從反料沖頭通入氧氣，而臥式壓鑄機(jī)則多采用在壓鑄模上設(shè)置加氧孔加氧。加氧壓鑄中要嚴(yán)格控制加氧時(shí)間及加氧壓力2個(gè)主要工藝因素。此外，還必須合理地設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)，正確選擇壓射速度，選用不揮發(fā)的涂料，以保證壓鑄質(zhì)量。加氧壓鑄可用于壓鑄高強(qiáng)度、高致密度及高溫下使用的零件，是一種有發(fā)展前途的壓鑄工藝方法。3.3 精、速、密壓鑄精、速、密壓鑄(雙壓射沖頭)時(shí)采用一種由2個(gè)套在一起的內(nèi)外壓射沖頭。在開(kāi)始?jí)荷鋾r(shí)，2個(gè)壓射沖頭同時(shí)前進(jìn)；當(dāng)充填完畢，型腔達(dá)到一定壓力后，限時(shí)開(kāi)關(guān)啟動(dòng)，內(nèi)壓射沖頭繼續(xù)前進(jìn)，補(bǔ)充壓實(shí)鑄件。這種方法的基本持征是：1)內(nèi)澆口較厚，一般為35

19、mm；2)充填速度較低，一般為46 m/s；3)壓鑄后可用內(nèi)壓射沖頭補(bǔ)充加壓，從而提高鑄件質(zhì)量?？刂茐鸿T件的凝固。充填時(shí)，讓液態(tài)金屬平穩(wěn)地充填型腔，使金屬液在型腔內(nèi)由遠(yuǎn)至近地起到充實(shí)的作用。同理，在壓鑄件的厚壁處，也可在壓鑄模上另設(shè)補(bǔ)壓沖頭，對(duì)壓鑄件進(jìn)行補(bǔ)充壓實(shí)，以獲得致密的組織結(jié)構(gòu)。3.4定向、抽氣、加氧壓鑄定向、抽氣、加氧壓鑄實(shí)質(zhì)上是真空壓鑄和加氧壓鑄相結(jié)合的工藝。工藝過(guò)程是，在液體金屬充填型腔之前，先將氣體沿液態(tài)金屬填充的方向以超過(guò)充填的速度抽出、使金屬液順地充填；對(duì)有深凹或死角的復(fù)雜鑄件，在抽氣的同時(shí)進(jìn)行加氧，以達(dá)到更好的效果。3.5半固態(tài)壓鑄半固態(tài)壓鑄是在液態(tài)金屬凝固前，進(jìn)行強(qiáng)烈攪拌

20、，在一定的冷卻速率下獲得約50甚至更高的固體組分的漿料，用這種漿料進(jìn)行壓鑄。通常有2種方法：一種是將上述半固態(tài)的金屬漿料直接壓射到型腔里形成鑄件，稱為流變鑄造法；另一種是將半固態(tài)漿料預(yù)先制成一定大小的錠塊。需要時(shí)再重新加熱到半固態(tài)溫度，然后送入壓室進(jìn)行壓鑄，稱為攪溶鑄造法。半固態(tài)壓鑄與全液態(tài)金屬壓鑄相比有如下優(yōu)點(diǎn)。1)由于半固態(tài)金屬在攪拌時(shí)已有50%的熔化潛熱散失掉，所以降低了澆注溫度，大大減少了對(duì)壓室、壓鑄型腔和壓鑄機(jī)的熱沖擊，因而可以提高壓鑄模的使用壽命。2)半固態(tài)金屬黏度比液態(tài)金屬大，內(nèi)澆口處流速低，因而充填時(shí)少噴濺，無(wú)湍流，卷入的空氣少；由于半固態(tài)金屬收縮小，所以鑄件不易出現(xiàn)疏松、縮孔

21、，鑄件質(zhì)量高。3)半固態(tài)金屬像軟固體一樣輸送到壓室，操作簡(jiǎn)單方便。半固態(tài)壓鑄的出現(xiàn)為解決黑色金屬壓鑄模壽命低的問(wèn)題指出了新途徑，且對(duì)提高鑄件質(zhì)量、改善壓鑄機(jī)壓射系統(tǒng)的工作條件都有一定的作用。3.6 固態(tài)壓鑄固態(tài)壓鑄是以粉狀或粒狀的固態(tài)金屬加入壓室進(jìn)行壓鑄。固態(tài)壓鑄壓射進(jìn)入模具型腔的同樣也是半固態(tài)漿液，他與半固態(tài)壓鑄的區(qū)別在于加入壓室的是固態(tài)金屬，其生成漿液的一系列工序都在壓室內(nèi)完成，即不必預(yù)先制作半固態(tài)金屬再加入壓室。所以，固態(tài)壓鑄所用的壓鑄機(jī)有特殊的壓室的結(jié)構(gòu)和工作原理。固態(tài)壓鑄使用注塑成形一樣的原理來(lái)壓鑄金屬，然而，這種新的工藝方法也存在不少問(wèn)題和困難需要解決。且大多數(shù)的研究工作都集中在這

22、個(gè)復(fù)雜的壓室內(nèi)。相信在21世紀(jì)，固態(tài)壓鑄遇到的困難和問(wèn)題將會(huì)得到克服和解決。4 壓鑄技術(shù)的應(yīng)用4.1壓鑄技術(shù)在汽車(chē)零部件生產(chǎn)中的應(yīng)用汽車(chē)行業(yè)經(jīng)過(guò)100多年的發(fā)展，節(jié)能是目前最主要的課題之一，以前汽車(chē)中的零部件絕大多數(shù)都采用鑄鐵、鑄鋼件，汽車(chē)本身的重量很高。隨著壓鑄行業(yè)的興起、發(fā)展與不斷完善，汽車(chē)中許多零部件已被壓鑄件所替代。目前汽車(chē)上的壓鑄件包括發(fā)動(dòng)機(jī)的缸體、缸蓋罩、變速箱的殼體、殼蓋、鏈條蓋、托架、支架、油底殼、轉(zhuǎn)向件及齒輪室等。這大大減輕了汽車(chē)的自身重量，減少了汽車(chē)的耗油量，很好地改善了汽車(chē)的節(jié)能效果。目前普通壓鑄中最難以攻克的難點(diǎn)是鑄件中的氣孔問(wèn)題。各個(gè)汽車(chē)廠商對(duì)壓鑄件內(nèi)部質(zhì)量的要求不斷

23、提高，其中德國(guó)大眾要求壓鑄件的孔隙率要控制在5%以內(nèi)，有的甚至更高。針對(duì)汽車(chē)行業(yè)不斷提升的要求，我公司針對(duì)個(gè)別鑄件采取了局部擠壓鑄造的方法來(lái)減少鑄件的氣孔。目前，真空壓鑄是克服鑄件中氣孔的最好方法，但在我國(guó)還沒(méi)有廣泛應(yīng)用，隨著真空系統(tǒng)可靠性和商業(yè)性的不斷提高，真空壓鑄技術(shù)將會(huì)得到更大的發(fā)展。高真空壓鑄技術(shù)快速發(fā)展，但在一些技術(shù)領(lǐng)域還存在技術(shù)盲區(qū)，需要通過(guò)多次試驗(yàn)才能獲得系統(tǒng)性工藝特性參數(shù)，根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析形成高真空壓鑄凝固特性、合金物性能參數(shù)等的數(shù)據(jù)庫(kù)。還要通過(guò)技術(shù)改革，不斷提升高真空壓鑄設(shè)備的機(jī)械化、自動(dòng)化、系列化程度，促使高真空壓鑄技術(shù)日臻成熟，也為大力推廣此項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)造了良好條件。4.2壓

24、鑄技術(shù)在電子產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用電子信息產(chǎn)業(yè)由于數(shù)字化的發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)電子及通訊產(chǎn)品高度集成化、輕薄化及可回收的要求愈來(lái)愈高。以前作為主要材料的工程塑料已經(jīng)無(wú)法滿足要求，因此人們把目光投向了鎂合金。例如，鎂合金具有優(yōu)異的薄壁鑄造性能，其壓鑄件壁厚可達(dá)0.8mm到1.5mm，并保持一定的強(qiáng)度、剛度和抗沖擊性能。因此，在薄壁、輕薄、抗沖擊、電磁屏蔽、散熱及環(huán)保等方面的要求之下，鎂合金成了制造商的最佳選擇。近年來(lái)，電子信息產(chǎn)業(yè)的鎂合金消耗量急劇增加，成為拉動(dòng)全球鎂消耗量的另一重要因素。隨著從鎂的冶煉到鎂合金的生產(chǎn)工藝不斷完善，以及容易回收的特性使鎂合金的價(jià)格進(jìn)一步走低，新型鎂合金壓鑄技術(shù)的出現(xiàn)擴(kuò)大了鎂合金的應(yīng)

25、用范圍，增加了鎂合金與其它工程材料的競(jìng)爭(zhēng)力。利用觸變注射成形技術(shù)可以制備手機(jī)、筆記本電腦、數(shù)碼照相機(jī)、攝像相機(jī)、液晶投影儀等可移動(dòng)通訊器材的殼體。座椅、方向盤(pán)等汽車(chē)零部件的成形應(yīng)用也在研究開(kāi)發(fā)中。真空壓鑄通過(guò)在壓鑄過(guò)程中抽除型腔內(nèi)的氣體而消除或顯著減少壓鑄件內(nèi)的氣孔和溶解氣體，提高壓鑄件的力學(xué)性能和表面質(zhì)量。目前已經(jīng)成功的在冷室壓鑄機(jī)生產(chǎn)出AM60B鎂合金汽車(chē)輪轂，在鎖模力為2940kN的熱室壓鑄機(jī)上生產(chǎn)出AM60B鎂合金汽車(chē)方向盤(pán)，鑄件伸長(zhǎng)率由8%提高至16%。國(guó)內(nèi)鎂合金壓鑄技術(shù)及其應(yīng)用壓鑄生產(chǎn)的迅速發(fā)展引起了國(guó)家科技部門(mén)和社會(huì)各界以及國(guó)外和港臺(tái)地區(qū)廠商前所未有的關(guān)注，并已形成一股強(qiáng)大的推動(dòng)

26、力。4.3壓鑄技術(shù)鋁合金中的應(yīng)用目前，半固態(tài)金屬加工應(yīng)用最成功和最廣泛的是在鋁合金的制備中。其原因不僅是因?yàn)殇X合金的熔點(diǎn)較低和使用范圍廣泛，而且鋁合金是具有較寬液固共存區(qū)的合金體系。為此，它成為人們首先深入研究的對(duì)象。最早用半固態(tài)加工的為亞共晶鑄造鋁合金(A356，A357)。這兩種合金在發(fā)達(dá)國(guó)家采用半固態(tài)成形已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。后來(lái)，他們又開(kāi)發(fā)了為過(guò)共晶成分的A390鋁硅合金。這種合金中的初晶硅相.在電磁攪拌生產(chǎn)坯料的方法中，被細(xì)化并均勻地分布在合金中，提高了合金的強(qiáng)度和耐磨性。有關(guān)鍛鋁合金用于半同態(tài)成形加工的技術(shù)正處于研究開(kāi)發(fā)階段。半固態(tài)壓鑄成形技術(shù)能提供高強(qiáng)度的鋁合金以替代鋼和鑄鐵制零件等

27、。因此，半固態(tài)壓鑄成形加丁技術(shù)有廣闊的應(yīng)用前景。國(guó)內(nèi)北京有色研究總院、北京科技大學(xué)、清華大學(xué)等在坯料制備、流變學(xué)等方面作了一些研究，工業(yè)化應(yīng)用正在探索。半固態(tài)壓鑄成形加工技術(shù)今后應(yīng)在低成本制備加工用坯料、專用設(shè)備研制、模具設(shè)計(jì)及成形過(guò)程計(jì)算機(jī)模擬、開(kāi)發(fā)適合于半同態(tài)加工用的新型材料等方面深入研究以促進(jìn)這一技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用。盡管鋁合金半固態(tài)壓鑄觸變成形技術(shù)已在半同態(tài)坯料制備、觸變成形工藝及成形過(guò)程數(shù)值模擬等方面取得了許多重大進(jìn)展.但要想使這項(xiàng)先進(jìn)的金屬加工技術(shù)完全應(yīng)用到實(shí)際丁業(yè)生產(chǎn)中去，還需要在以下幾方面加大研究力度：半固態(tài)坯料非枝晶組織的形成規(guī)律研究，尤其是實(shí)際壓、鑄成形過(guò)程中的組織演變規(guī)律研究

28、；鋁合金半固態(tài)壓鑄觸變成形用模具設(shè)計(jì)及其表面處理的研究；半固態(tài)鋁合金中晶粒尺寸和數(shù)量的工藝控制研究；半固態(tài)鋁合金的流變特性和微觀組織結(jié)構(gòu)與觸變壓鑄過(guò)程間關(guān)系的研究；鋁合金半固態(tài)壓鑄觸變成形過(guò)程的數(shù)值模擬研究，尤其是液固二相區(qū)的本構(gòu)方程等數(shù)學(xué)模型和相應(yīng)的計(jì)算算法的研究，尤其是液固二相區(qū)的本構(gòu)方程等數(shù)學(xué)模型和相應(yīng)的計(jì)算算法的研究等。4.4 壓鑄技術(shù)在鎂合金中的應(yīng)用半固態(tài)鎂合金制品之所以得到不斷應(yīng)用，一是因?yàn)榘l(fā)明了鎂合金半固態(tài)觸變射鑄技術(shù).可以較便宜地制造這類產(chǎn)品；二是鎂合金具有較高的比強(qiáng)度和比剛度而且易于回收再利用，減輕了設(shè)備或用品的重量和對(duì)環(huán)境的污染；三是鎂合金具有較好的電磁屏蔽性，可以提高電子產(chǎn)品的性能：四是鎂合金的導(dǎo)熱性能較好.如果用鎂合金制造電子產(chǎn)品外殼，有利于設(shè)備的散熱。目前廣為應(yīng)用的半固態(tài)成形技術(shù)主要是觸變成形技術(shù)。其優(yōu)點(diǎn)是：非