摘要：概速了压力铸造技术的特点和压力铸造技术的发展历史。简述了国外最新压力铸造技术的发展现状，并通过对比国外的先进技术，从压铸设计、工艺、设备、压铸模具等方面总结了我国压力铸造技术目前所存在的不足。介绍了半固态压铸、固态压铸、加氧压铸、真空压铸等压力铸造技术的新工艺。介绍了计算机技术在压铸技术中的运用及计算机集成制造系统(CIMS)。展望了未来压力铸造技术的发展趋势。
关键词：压铸技术；半固态压铸；真空压铸；计算机集成制造系统(CIMS)
Abstract: the development history of almost speed characteristics and pressure casting technology of pressure casting technology. Describes the development of casting technology on the new foreign pressure, and through the comparison of foreign advanced technology, from design, process, equipment, die casting die casting dies are summarized under pressure casting technology existing in our country at present. The new method of pressure casting technology of semi solid die casting, die casting, die casting, solid oxygen adding vacuum die casting etc.. Introduces the application of computer technology in die ca
sting and computer integrated manufacturing system (CIMS). Looks forward to the development trend of pressure casting technology for the future.
Keywords: die casting technology; semi-solid die casting; vacuum die casting; computer integrated manufacturing system (CIMS)
一、引言
压力铸造是近代金属加工工艺中，发展较快的一种先进的铸造方法。液态金属在高速高压作用下射入紧锁的模具型腔内，并保压、结晶直至凝固，形成半成品或成品。压力铸造作为一种终形和近终形的成形方法，具有生产效率高、经济指标优良、压铸件尺寸精度高和互换性好等特点。在制造业获得了广泛的应用和迅速的发展，压铸件已成为许多产品的重要组成部分。随着轿车、摩托车、内燃机、电子通信、仪器仪表、家用电器和五金等行业的飞速发展，压铸件的功能和应用领域不断扩大，从而促进了压铸技术不断发展，压铸合金品质不断提高。 二、压铸技术的特点与发展历史
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2．1压力铸造技术的特点
在压力铸造中，一般作用于原料上的压力在20～200 MPa，充型的初始速度为15～70 m／s，充型时问仅为O．01～0．20 s。正是由于这种特殊充型方式及凝固方式，导致压力铸造具有自身独特的特点。
1)可以得到薄壁、形状复杂但轮廓清晰的铸件。铸件的壁厚通常在1～6 mm之间，小铸件可以做得更薄，而大铸件的壁可以更厚。对于复杂的零件，或其他铸造方法无法制备的零件，可使用压力铸造方法。
2)铸件精度高、尺寸稳定、加工余量少、表面光洁。加工余量一般在o．2～o．5 mm，表面粗糙度在R。3．2“m以下。由压力铸造制作的铸件装配互换性好。一般只要对零件进行少量加工便可进行装配，有的零件甚至无须机械加工就能直接装配使用。
3)铸件组织致密、具有较好的力学性能。由于铸件在压力作用下凝固，所获得的晶粒细小，所以铸件组织十分致密，强度较高。另外，由于激冷造成铸件表面硬化，形成约0．3～O．5 mm的硬化层，铸件表现出良好的耐磨性。
4)生产效率高。压力铸造的生产周期短，一次操作的循环时间约5 s～3 min，这种方法适于大批量生产。
5)压力铸造采用镶铸法可以省去装配工序并简化制造工艺。镶铸的材料一般为钢、铸铁、铜、绝缘材料等，镶铸体的形状有圆形管状、薄片等。利用镶铸法可制作出有特殊要求的铸件。
2．2压铸技术的历史
从1855年Mergenthaler将活塞压射缸浸入熔融合金中生产出条型活字铸件算起，压力铸造技术已经有153年的历史。1869年C．Babbage采用“锌强化铅锡合金压力铸造法”生产一些零件；1872年开始使用一种手动的小型压铸机生产留声机上的Pb—Sn合金小零件；1904年H．H．Franklin公司压铸出汽车连杆轴承，从而使刚刚诞生的汽车工业取代印刷业而成为压铸件的最主要用户；1905年H．H．Doehler发明了既能生产铅锡合金又能压铸锌合金的压铸机；1914年H．H．Doehler采用气压使金属液沿流道上升而充型的压铸机，可应用于铝合金压铸。20世纪20年代美国的Kipp公司制造出机械化的热室压铸机，但铝合金液有浸蚀压铸机上钢铁零部件的倾向，铝合金在热室压铸机上生产受到限制。C．Roehri制造
出冷室压铸机，这一发明是压铸技术的重大进步，使铝合金、黄铜合金的压铸成为现实。20世纪50年代大型压铸机诞生，为压铸业开拓了许多新的领域。随着压铸机、压铸工艺、压铸型及润滑剂的发展，压铸合金也从铅发展到锌、铝、镁和铜，最后发展到铁合金，随着压铸合金熔点的不断增高而使压铸件应用范围也不断扩大。
三、压铸技术的发展现状
3．1 国外压力铸造业的现状
压铸技术涉及到机械制造、液压传动、材料、冶金、自动化、计算机、化工、电子、传感器、检测、电气等诸多学科并正在向边缘学科渗透。随着以上诸多学科的发展和工业技术的进步，压铸技术也取得了突飞猛进的发展，具体表现为。
1)压铸机及外围设备整体性能和控制系统水平的大幅度提高。目前先进的压铸机均采用电液比例及电液伺服控制技术、计算机控制技术，以及新型液压元器件和传感器等，对压铸工艺过程实施实时闭环控制、工艺参数跟踪检测和自动反馈等，提高了压铸工艺优化水平和压铸机工作的可靠性。模温机、喷涂机、定量浇注机(泵)、取件机、切边机等外围设备自动控制水平有了很大的提高，从而保证了压铸件的精度和质量的稳定性。
2)计算机模拟技术在压铸中的广泛应用，加深了对压铸充型、凝固过程规律的认识，在压铸件设计、压铸型设计和压铸件生产过程中发挥越来越重要的作用睁引。压铸过程是一个复杂的流动、传热和传质过程。采用CSM、CIP和FEM法分别解析温度场和凝固过程、求解高精度的液流自由表面和显示三维解析效果，从而可以有效的预测缺陷产生的位置，并到预防缺陷的有效途径。利用CAE模拟分析诸如流场、压力场、热应力和压铸周期等，从而可以预测最佳压射速度、压铸型热循环等工艺参数。
3)压铸型材质和制造技术的发展，提高了压铸型使用寿命和压铸件质量。随着电渣重熔精炼技术的发展，新型热作模具钢的出现，压铸型材料品质大幅度提高。
4)薄壁压铸件成形技术的开发与应用，为实现轻量化的目标创造了条件[121。锌合金压铸件壁厚可达O．3 mm，铝和镁合金压铸件壁厚1 mm以下。除了减轻重量外，薄壁压铸件的优点是压铸件的激冷表皮层厚度约o．5 mm，若壁厚为1 mm时，则压铸件完全是表皮层，从而有利于提高强度。除了合理的压铸件结构外，薄壁压铸件成形关键是获得最佳的液流速度及合理的热流控制。
3．2我国压力铸造业的现状
建国50多年来，我国的压铸工业从无到有，压铸生产有了相当大的发展，改革开放之后更是发展迅速。随着我国汽车、摩托车、家用电器、计算机等工业的发展，对压铸件的需要量日益增加，国内出现了大批生产优质、精密、大型压铸件的压铸企业。
压铸设计在依靠设计人员经验的同时，对充型和传热理论进行了探索。在产品零件设计中，值得一提的有2方面内容：一方面是较广泛地应用了有限元软件来分析设计零件，这种方法最大限度地利用了所选合金材料的力学性能来设计出满足要求的压铸件；另一方面是掌握了快速原型制造技术，这种技术不需任何模具，不用机械加工，而是根据CAD提供的三维数据，采用分层扫描的制作方法，快速制作出所需实体模样。他可用于设计评估、产品开发、模具制造上，在缩短生产周期、降低生产成本、保证质量方面有显著成效。然而同国外压力铸造业相比，我国压力铸造业仍然存在很多不足，主要表现在以下方面。
1)国外压射系统始终在不断地改进，平均5～8年就有一次重大改进。而我国压射部分的所有压射参数的调节均为人工手动，无参数显示系统配套，给压铸工艺规范的实施造成困难，因而压铸件的质量无法保证，也难以实现自动化。
2)合模部分一般采用曲轴机械扩力结构，其扩力系数只有18左右，而国外高达20多，这在
合型力相同时，合型油缸比国外压铸机大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关键零部件至今未完全过关，直接影响到机器的正常工作。
3)液压系统无法实现压铸机的自动控制。而国外有名的压铸机公司在这方面早已普遍应用。虽然有少数压铸系统采用CAD，但只是计算机的简单应用，计算机CAD的主要技术没有真正利用，因此机器的结构与性能就没法得到真正的提高与改进。
5)刚性是影响压铸机精度的重要因素，以前我国压铸机压射性能较差，人们集中精力研究压射系统的性能，而忽视了强度、精度的提高。而斯洛伐克压铸机的刚性很好，一千吨以上大型压铸机的床身在压射过程中牢固可靠。
6)模具可靠性较差。传统的压铸模设计方法设计的模具可靠性较差，一般需经反复调试才能正式投入使用。
手套编织机7)生产率低。由于国产模具使用可靠性不稳定，生产中故障多，返修量大，班产量不如进口模具高口。
8)我国在压铸模的设计和制造方面，进展较为缓慢。在压铸模设计中，目前仍主要依靠设计人员的经验。
9)外观质量不理想。国产压铸件往往线条不清晰，水流纹不理想，表面粗糙度差。与进口压铸件对比，差距明显。
四、压铸技术的发展方向
4．1发展和深化研究新的压铸工艺大锅灶>硅酸铝生产线
压铸件难以避免的缺陷是内部气孔和疏松，产生的原因在于充型时，型腔内的气体没有完全排出。且在铸件凝固收缩时也得不到补缩，这对压铸件的性能和扩大其应用范围都有不利的影响。为了解决这个问题，近年来国内外采用了一些新的工艺措施。
4．1．1 真空压铸
真空压铸是利用辅助设备将压铸型腔内的空气抽出形成真空状态下，将金属液压铸成形的方法。真空压铸的特点是：
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