眾所周知, 壓鑄過(guò)程中的孔隙率與合金的類型和壓鑄過(guò)程密切相關(guān)。因此, 研究新的壓鑄工藝對(duì)于最大限度地減少壓鑄過(guò)程中的空隙、提高機(jī)械性能、提高產(chǎn)品質(zhì)量具有重要意義。

 

在水平冷室壓鑄中, 液態(tài)金屬在室內(nèi)流動(dòng)的上部空間被氣體占據(jù)。在緩慢的噴射階段, 其中一些氣體通過(guò)模具的分型表面和排氣槽排出, 另一部分則與液態(tài)金屬一起進(jìn)入空腔, 這是鑄件孔隙率的主要原因。因此, 深入的實(shí)驗(yàn)研究和理論分析, 以及對(duì)慢射階段液態(tài)金屬流動(dòng)行為的進(jìn)一步了解, 是減少鑄造孔缺陷、改善鑄造的關(guān)鍵性能和質(zhì)量。

 

近年來(lái), 通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)和分析, 慢射階段的生產(chǎn)實(shí)踐和理論研究取得了很大進(jìn)展, 建立了慢射理論。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展, 在理論的指導(dǎo)和推動(dòng)下, 壓鑄機(jī)不斷完善, 壓鑄技術(shù)也得到了完善。因此, 開(kāi)發(fā)了一種新型的壓鑄技術(shù)--慢射壓鑄技術(shù)。

 

慢射技術(shù)是指在灌裝完成之前, 以非常低的速度用液態(tài)金屬填充空腔。它的作用是抑制或防止注入第一階段氣體的影響, 為后期的工藝提供有利條件。臨界噴射速度是慢射技術(shù)的關(guān)鍵參數(shù)。加伯的理論認(rèn)為, 在慢射壓鑄過(guò)程中, 當(dāng)沖床開(kāi)始時(shí), 液態(tài)金屬的前緣會(huì)上升并形成 "波"。波的高度是沖模速度的函數(shù)。當(dāng)沖孔速度達(dá)到一定值時(shí), 波的高度正好達(dá)到腔頂, 波面穩(wěn)定, 而緊跟在其后面的液態(tài)金屬充滿了整個(gè)腔室, 并將波向前推。它被稱為慢射的臨界速度。當(dāng)沖床以臨界速度前進(jìn)時(shí), 液體流動(dòng)前部是穩(wěn)定的, 沒(méi)有任何飛濺。氣體聚集在液態(tài)金屬前面的自由表面, 并由后面的液態(tài)金屬灌裝室有序地向前推進(jìn)。氣體不會(huì)參與液態(tài)金屬, 這也是緩慢壓力注入的理想過(guò)程。

 

在慢射技術(shù)中, 沖床從靜態(tài)開(kāi)始, 通過(guò)慢速加速達(dá)到臨界速度, 然后以臨界速度前進(jìn), 直到整個(gè)空腔填充結(jié)束。這樣, 艙內(nèi)后部的金屬液體就能有序地推動(dòng)艙內(nèi)前部的氣體, 避免大量氣體參與。

 

慢壓射擊理論的基本概念還包括:

 

(1) 慢射過(guò)程應(yīng)具有最佳的波形穩(wěn)定性和夾帶的最小沖孔速度。這就是慢射的臨界速度, 它與室的直徑和室的初始充填程度有關(guān)。

 

(2) 沖床具有從靜止到臨界速度的穩(wěn)定加速過(guò)程, 應(yīng)通過(guò)恒定加速度來(lái)實(shí)現(xiàn)。

 

(3) 在加速過(guò)程中使用的沖程 (位移距離) 應(yīng)小于慢壓射擊, 以便在慢壓射擊結(jié)束前, 沖床具有沖程, 以確保它能夠以臨界速度前進(jìn)。

 

(4) 采用高溫?zé)崽幚? 在沒(méi)有 "起泡" 的情況下, 還可以提高慢射壓鑄件的力學(xué)性能。

 

然而, 緩慢的注塑壓鑄技術(shù)仍然面臨著另一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題, 即緩慢的充填速度會(huì)導(dǎo)致熱點(diǎn)的形成在最終灌裝位置或厚壁, 由于壓力轉(zhuǎn)移障礙, 這是不可能的補(bǔ)償后, 這些位置會(huì)產(chǎn)生大量的收縮孔和收縮, 由于液-固變換和體積收縮。為了消除厚壁位置的收縮和孔隙率缺陷以及慢噴壓鑄件的最終充填位置, 局部擠壓工藝引起了人們的關(guān)注。圖1-4 是局部壓力壓鑄方法的示意圖。

該方法消除了金屬液壓鑄造充填和凝固過(guò)程后厚壁或最終充填處的縮孔和收縮缺陷, 并通過(guò)在第二層施加壓力來(lái)固化液態(tài)金屬中的相關(guān)氣體。壓力桿, 以補(bǔ)償收縮缺陷。因此, 局部擠壓工藝可以制造出無(wú)孔或少孔、結(jié)構(gòu)緊湊、機(jī)械性能優(yōu)良的零件, 該工藝對(duì)提高壓鑄件壓力泄漏檢測(cè)的合格率有很好的效果。近年來(lái), 局部擠壓技術(shù)日益發(fā)展, 并應(yīng)用于一些結(jié)構(gòu)件的試生產(chǎn)中。研究人員也在這一領(lǐng)域做了一些研究, 例如, 一些研究認(rèn)為, 局部壓力過(guò)程可以避免高壓鑄造壓鑄件中的空隙形成;采用局部擠壓鑄造工藝生產(chǎn)了超晶鋁-15% 硅汽車(chē)零部件, 結(jié)果表明, 該零件的微觀結(jié)構(gòu)極其緊湊, 機(jī)械性能良好;由局部擠壓力引起的鑄件溫度場(chǎng)的變化。

 

1. 位移傳感器;2. 記錄儀;3. 壓力傳感器;4. 氣缸;5. 壓力桿;6. 動(dòng)態(tài)模型;7. 成型;8. 壓力室;9. 壓力活塞;10. 空腔

 

目前, 慢射壓鑄技術(shù)和局部擠出技術(shù)已成功地應(yīng)用于國(guó)外一些先進(jìn)的壓鑄機(jī)。隨著壓鑄市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng), 對(duì)壓鑄質(zhì)量的要求, 特別是對(duì)內(nèi)部質(zhì)量和機(jī)械性能的要求不斷提高。慢壓鑄造技術(shù)的應(yīng)用將越來(lái)越廣泛, 隨著不斷的發(fā)展和進(jìn)步, 壓鑄行業(yè)將面臨新的挑戰(zhàn)。