真空技术在压铸过程中的应⽤浅析
摘要：随着压铸技术产品不断深⼊到⼈们的⽇常⽣活，其各⽅⾯的特点越来越受到关注。压⼒铸造的特点是⾼速⾼压。在压铸过程中，⾦属液内不可避免地卷⼊了⽓体，因此压铸件不适合经过热处理来提升⼒学性能。真空压铸⽅法是⼀种减少压铸件内⽓孔，提升压铸件⼒学性能的有效⽅法。 关键词：真空压铸压铸过程铝合⾦
Abstract: As the die casting improve our dairy life ,we are all give attention to the characteristics. During the process of die-casting, air is unavoidably entrapped into the liquid metal because of process`s high speed and high pressure, and this will cause gas porosity occurred in the die casting. Because of the air holes, common die castings don`t adapt to be heat-treated to improve their mechanical properties. The vacuum die-casting is an effectual method to decrease air holes and improve the mechanical properties of die casting.
Key words: vacuum die-casting, die-casting process，Aluminum alloy
1.引⾔
材料的成型⽅法层出不穷，但是材料加⼯⽅法越容易操作，适⽤性越强，⽽且产品质量越⾼，才能满⾜科技发展对产品形状尺⼨和材料性能的要求。铸造⽅法是⼯业⽣产的重要组成部分，同时也是现代机械制造⼯业的基础⼯艺之⼀。
压铸⼯艺优点多，与此同时也伴随着⼀些缺点。如何尽量的避免这些缺点，是当今技术不断发展的焦点，新技术的开发与应⽤，将会给压铸⾏业带来空前的利益。近年来，我国轿车⼯艺呈现井喷式发展。然⽽，当今国际⽯油价格持续飙升，这为我国乃⾄世界轿车⼯业提出了“减轻质量、节约能源、提⾼安全性”的新要求。产品的良好质量是安全的保证，不断提⾼质量减少产品⽓孔是⼀条不懈探究的道路。
2.压铸⼯艺优点及其局限性
2.1 压铸⼯艺及其优点
压铸的实质是在⾼压作⽤下，使液态或半固态⾦属以及⾼的速度填充进⼊压住模具型腔，并在压⼒作⽤下成型和冷却凝固⽽获得铸件的⼀种成形⼯艺。由此可见，⾼压和⾼速充填压铸模具型腔时压铸⼯艺的两⼤特点。
与其他压铸⽅法相⽐压铸有其⾃⾝的优点：
（1）压铸件的尺⼨精度⾼，表⾯粗糙度低
(2)材料利⽤率⾼
(3)可以制造形状复杂、轮廓清晰、薄壁深腔的⾦属零件
(4)在压铸件上可以直接嵌铸其他材料的零件，节省贵重材料和加⼯⼯时
(5)压铸件组织致密，具有较⾼的强度和硬度
2.2普通压铸⼯艺的局限性
事物往往具有两⾯性，虽然压铸⼯艺有着很多的优点，但是也不可避免地存在着许多迫待解决的问题。这些问题即压铸⼯艺的局限性，可归纳为以下4个⽅⾯：
①压铸件常有⽓孔存在：这是由于压铸时，⾦属液以⾼速喷射状态填充型腔，型腔中的⽓体来不及排出⽽不可避免地会卷⼊到⾦属液中，从⽽产⽣⽓孔缺陷，降低了压铸件质量。另外，⾼温时⽓孔内的⽓体膨胀会使压铸件的表⾯⿎泡，严重影响了压铸件外观，降低其整体的⼒学性能。因此，压铸件⼀般不能进⾏热处理和焊接，也不宜在⾼温下⼯作。
②不适合⼩排量⽣产：其主要原因是压铸机和压铸模具的费⽤较为昂贵，加之压铸机⽣产效率很⾼，因⽽压铸⼯艺虽然可以给⼤批量⽣产带来较低的单件成本，但对⼩批量⽣产来说却不经济。
③压铸件尺⼨受到限制：压铸模具的尺⼨受到压铸机锁模⼒及其装模尺⼨的限制，所以压铸⼯艺只适⽤于中⼩型铸件的⽣产，⽽不能应⽤于⼤型铸件。同样，对于内凹复杂的压铸件，由于压铸模具及原理的限制，其压铸⽣产也较为困难。
④压铸合⾦种类受到限制：压铸模具受到使⽤温度的限制，⽽部分合⾦的熔点太⾼，致使其配套压铸模具寿命过低，使成本居⾼不下，难以应⽤于实际⽣产之中。⽬前，⽤来进⾏压铸⽣产的合⾦主要是锌合⾦、铝合⾦、镁合⾦及铜合⾦等有⾊⾦属。综观以上4钟局限性，②和④受限于经济成本，③受限于现有设备条件，迄今为⽌，技术上进展缓慢。唯有①是产⽣于压铸⼯
艺过程之中，可以通过⼀定的技术改进减少甚⾄完全避免⽓孔的产⽣。
事实上，也正是⽓孔问题的存在，不断推动着压铸⼯艺的改进，以满⾜⼈们对压铸件质量不断增⾼的要求，同时也拓展着压铸⼯艺的应⽤范围。
2.3 真空压铸法闪蒸塔
2.3.1真空定义
真空（vacuum）⼀词来源于拉丁语的“vacuus”，意思是空（empty）。从基本的物理定义来说：真空是指绝对⽆物质的空间。⽇常中指封闭的空间内，其空⽓或其它⽓体已被排出⾄⾮常⾼的程度。感觉上是⼀种空荡⽆物的空间。
为获得理想的压铸合⾦构件，必须尽可能的减少喷射的热⾦属与型腔内的空⽓和烟⽓接触；换⾔之，就是在压射开始⾄结束的全过程中尽可能地降低型腔内的空⽓和烟⽓的⽓体压⼒，将整个过程的⽓体含量减少到⼀个近于理想的状况。真空就是要⽤来解决这个排⽓问题。
2.3.2真空压铸的特点
真空压铸法是通过在压铸过程中抽除压住模具型腔内的⽓体⽽消除或显著减少压铸件内的⽓孔和溶解⽓体，从⽽提⾼压铸件⼒学性能和表⾯质量的先进压铸⼯艺。应⽤真空压铸法⽣产的铝镁合⾦压铸件已被证明可以采⽤焊接、热处理等加⼯⼿段，常温性能也有⼀定的提升。
总的来说，真空压铸法具有以下优点：
①真空压铸法可消除或减少压铸件内部的⽓孔，提⾼压铸件的机械性能和表⾯质量，改善镀覆性能；
②真空压铸法⼤⼤减少型腔的反压⼒，可使⽤较低的⽐压及铸造性能较差的合⾦，有可能⽤⼩机器压铸较⼤的铸件；
③真空压铸法改善了充填条件，可压铸较薄的铸件；
④真空阀将由合⾦动能关闭，压射外形的改变对真空阀的功能⽆影响
⑤可省去集渣包；
真空压铸法的缺点是：
oah①模具密封结构复杂，制造及安装较困难，因⽽成本较⾼；
②真空压铸法如果控制不当，效果就不是很显著。
③需要维护、需要备件
⽐较以上优缺点可见，只要控制得当，真空压铸法可以给压铸件性能带来令⼈满意的改善。⽽模具密封所造成的成本提升，随着技术的普及以及批量⽣产所带来的成本分摊，会得到很好的解决。
2.3.3 真空压铸的原理
在模具开设较深排⽓通道并与齿形集渣包相连，齿形集渣包再与带有油缸的真空阀相连，当铝⽔充填满排⽓槽后，将活塞顶回，活塞正好将与真空系统相连的通道封闭，关闭阀门。在开模取出铸件后， 活塞⼜返回到原来的位置。此类真空系统，设置简单，只要求当冲头通过压室浇料⼝的时候，机器启动真空泵，但是，对模具制造和维护⽔平要求很⾼，特别是与真空阀相连的模具部位，相互配合的精度要求很⾼。根据实际使⽤情况，此真空系统所达到的真空度也最⾼，效果最好，保证可靠。
3.真空装置
3.1真空系统简介
瑞⼠⽅达瑞（FONDAREX）建⽴于1946年，其前⾝是⼀个位于瑞⼠蒙特勒市铸造⼚，在1952年研制出第⼀个⽤于压铸的真空系统，由真空机和阀体组成，阀体⼜包括：真空阀⾦额补偿器。见图1。该真空系统可使模具型腔排⽓⼀致持续到压射结束，从⽽实现了排出空⽓和热⾦属在型腔中的烟⽓与压射过程同步。真空阀能够依靠末端⾦属液动能在⼀毫秒内关闭，使
得“全过程真空排⽓”得以保证。
图1 真空阀和真空机
3.2如何安装真空装置
⽅达瑞真空阀有三种安装⽅式：
①真空阀、补偿器与连接插块连接，在⼀起放⼊模架凹槽；
②真空阀、补偿器安装在模架外，通过安装在模架凹槽上的连接插块实现衔接；
③不采⽤连接插块，真空阀与补偿器安装在模架外，与铸模模仁衔接。由于采⽤①和③⽅式安装真空阀体，会造成模架宽度太⼤，或模仁太宽，⽽浪费材料。因此采⽤⽅式②安装真空阀体是最有效可⾏的，真空阀安装在定模，补偿器安装在动模。
3.3真空阀使⽤的特点：
①依靠⾦属动能在最后⼀点机械关闭，真正做到关阀与排⽓同步，使得排⽓
得以最⼤程度的保障。
②⼀毫秒接卸关阀时间，并具
有极⾼的可重复率。
③使⽤于冷室和热室短周期快
速压射的⾼压压铸机。
④规格齐全，易于安装维护。
⑤可采⽤活动衬套结构、可⽤
于新模或旧模。
⑥可完全省去积渣包设计，去
重最多达20%。
同时真空阀要定期进⾏维护：在每
40⾄45个⼯作⼩时，真空阀必须从
铸模上拆卸下来以进⾏维护图2 ⽀架真空实例
和清洗⼯作。只有定期的清洗和维护才能保证真空系统的正常运⽤。
4.真空压铸过程流程
4.1真空技术产品压铸
根据压铸⼯艺要求，产品压铸⼯艺参数表如下：
pstl腔结构，是因为此产品的需求量较⼤，
权衡各项因素后采⽤此浇道类型。如图
3所⽰。
4.2压铸件后处理
4.2.1压铸件切边
经压铸后得到的压铸件除产品外，
还有浇注系统、真空抽⽓通道及部分⽑
曲度腰枕仪
刺，⾸先在压铸过程中，操作⼯除去产
品上的渣包和真空系统通道，保证后续图3
的切边畅通。切边过程：使⽤液压切边机将余料柄和浇道系统切除。在操作的过程中注意不要碰伤产品，保证产品的质量。
4.2.2压铸件清理
在经过切边后的产品，需要进⾏具体的清理。由于切边模具的效率不⾼，不能⼀次性将产品切割⼲净，⽽留有余边，待返⼯清理。⽇后的精益⽣产改进需要提⾼切边模具的效率，这样便可以取缔后续清理，减少⼈员作业，优化⼯艺路线，节约⽣产成本。
4.2.3时效处理
zyzq⽓孔是铝合⾦压铸件最常见的内部缺陷。⽽采⽤真空压铸⼯艺就是为了减少压铸件的内部⽓孔的出现。
时效处理的⽬的是消除内应⼒，提⾼产品的⼒学性能。对于此产品的时效⼯艺是：加热温度为300±10℃，保温时间：4⼩时。经过时效处
理后，如果内部组织不好、⽓孔多，产品上便会呈现⼀些⼤⼩不均的⽓泡。在未采⽤真空系统时，产品时效处理后⽓泡多⽽明显如图3所⽰。使⽤了真空技术压铸⽅法，有效避免了此类⽓泡的产⽣如图4所⽰。显微组织如图5、6所⽰。可谓提⾼了⽣产效率，减少了废品率，既满⾜了客户的⼤批量需求，同时也使内部作业持续规范化。
图3 图4
图5 图6
⽆真空排⽓的铸件结构（50倍）带有真空排⽓的铸件结构（50倍）5.结论
通过应⽤真空技术，可以⽣产表⾯质量要求⾼、致密性好的压铸件，同时延长模具使⽤寿命，提⾼⽣产效率，在实际⽣产中具有较⾼的使⽤价值。当然真空系统受到各个⽅⾯的影响，⾸先产品的模具要设计等当，同时在压铸过程中要定期维护系统，另外在⼈、机、料、环等都会有影响。所以并不是有了真空系统就是完全万能的。压铸产品的质量要靠各⽅⾯来⽀持。
真空系统作为⼀项⽐较先进的技术，还未被⼴泛利⽤。但是，运⽤真空技术能够带来⾮常显著的利益，在不久的将来，此项技术⼀定会被发扬光⼤的。
智慧教室互动黑板参考⽂献
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