擠壓鑄造替代壓鑄制造的鋁合金殼體的工藝改進策略

吳韜

摘 要：本文主要探討擠壓鑄造替代壓鑄制造的鋁合金殼體工藝改進方法。由于在實際產(chǎn)品加工、生產(chǎn)過程中，發(fā)現(xiàn)某壓鑄鋁合金殼體件在鑄造過程中存在氣孔等瑕疵。因此，本文通過對該鋁合金殼體件存在氣孔鑄造缺點的具體成因進行分析，最終決定采用擠壓鑄造方法取代壓鑄制造方法，對鋁合金殼體加工生產(chǎn)技術(shù)工藝進行優(yōu)化改進。實踐研究表明，采用擠壓鑄造技術(shù)工藝進行產(chǎn)品加工、生產(chǎn)，能夠滿足生產(chǎn)技術(shù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，力學(xué)性能較好，產(chǎn)品無明顯的結(jié)構(gòu)性缺陷，符合相關(guān)鑄造技術(shù)要求。

關(guān)鍵詞：鋁合金殼體；擠壓鑄造；壓鑄制造；工藝改進；優(yōu)化

中圖分類號：TG249 文獻標(biāo)識碼：A

通常情況下，鋁合金殼體是一種形狀不規(guī)則的金屬鑄件。由于其部分結(jié)構(gòu)不易進行加工，因此，在實際加工、生產(chǎn)過程中加大了技術(shù)鑄造難度，對加工制造企業(yè)的生產(chǎn)發(fā)展造成了嚴(yán)重影響。本文結(jié)合實際情況，為了滿足壓鑄鋁合金殼體加工制造技術(shù)要求，采用間接擠壓鑄造工藝，取代原來的壓鑄生產(chǎn)技術(shù)進行工藝優(yōu)化改進。

1.壓鑄制造工藝下鋁合金殼體的工藝生產(chǎn)缺陷

如圖1所示為鋁合金殼體鑄件簡圖，由于該金屬鑄件輪廓形狀不規(guī)則，在其表面有多個凸臺及多條筋，而且在金屬鑄件殼體內(nèi)部上下開口位置有多個不同的拐角。所以，該鋁合金殼體鑄件整體形狀為筒狀結(jié)構(gòu)。其中，該構(gòu)件的抗拉強度為245MPa，屈服強度為145MPa，且伸長率<1%，布氏硬度為85HB。

圖1中的鋁合金殼體以往采用壓鑄技術(shù)工藝進行生產(chǎn)、加工，由于其具有較高的氣密性要求。所以，在加工、生產(chǎn)過程中，需要經(jīng)過1.5MPa的氣壓檢漏試驗。

2.擠壓鑄造替代壓鑄制造的鋁合金殼體工藝改進

2.1 擠壓鑄造工藝下鋁合金殼體模具加工工藝改進

首先，采用上下開模的加工方式將模具旋轉(zhuǎn)90°代替以往的左右開模加工。其次，堵死模具右模承料缸和型腔之間的內(nèi)澆道，并在型腔正下方，連同右墊塊一起加工空腔。其主要用于放置間接擠壓鑄造承料缸。除此之外，采用H13鋼材料，對間接擠壓鑄造的沖頭和承料缸進行加工，加工參數(shù)（單邊配合間隙）控制在0.10mm～0.15mm之間。

2.2 擠壓鑄造工藝下鋁合金殼體加工相關(guān)參數(shù)優(yōu)化

擠壓鑄造工藝下，鋁合金殼體加工相關(guān)參數(shù)優(yōu)化，主要包括間接擠壓鑄造工藝的充型速度、充型時間、模具溫度、澆注溫度、加壓壓力等技術(shù)參數(shù)。在具體工藝優(yōu)化改進過程中，主要采用5000kN的立式油壓機，對該鋁合金殼體進行間接擠壓鑄造生產(chǎn)，具體工藝流程如圖2所示。

結(jié)合上述圖2所示的間接鑄造加工技術(shù)流程，首先需要對加工鑄造過程中的充型速度進行嚴(yán)格控制。通過選取一個合理的數(shù)值，對鑄造充型過程進行把控，若充型速度較快，則液體流動容易發(fā)生紊亂現(xiàn)象，從而會導(dǎo)致該鋁合金殼體工件內(nèi)部卷入大量氣體，形成卷入氣孔。若充型速度過慢，則會使該鋁合金殼體工件內(nèi)部的液體達不到?jīng)_型要求，從而會造成冷隔等技術(shù)加工缺陷。在以往的加工過程中，采用壓鑄制造技術(shù)工藝，對該鋁合金殼體鑄件進行加工時的鋁合金液的壓射充型速度為0.5m/s～1.1m/s。但是，本文在技術(shù)工藝優(yōu)化、改進過程中，為了進一步提高充型技術(shù)質(zhì)量，采用間接擠壓鑄造技術(shù)工藝進行工件加工鑄造時，鋁合金液的壓射速度調(diào)整為0.03m/s～0.05m/s，從而保證金屬液流充型更為平穩(wěn)，減少了鋁合金液充不滿、冷隔等技術(shù)加工缺陷。

其次，在金屬液充型時間方面，由于充型速度及內(nèi)澆道尺寸和工件體積等與其密切相關(guān)。因此，充型時間更短，對提高該鋁合金殼體加工鑄造技術(shù)工藝水平更加有利。故本文在工藝加工改進優(yōu)化過程中，通過縮短充型時間，加強合金液凝固及促進金屬液充滿型腔，實現(xiàn)匯流融合及提高補縮能力。在此技術(shù)基礎(chǔ)上，為了進一步提高該鋁合金殼體鑄件的致密性加工要求，本技術(shù)工藝選擇了最大的內(nèi)澆道尺寸，充分提高產(chǎn)品補縮能力，具體充型時間為0.2s。

再者，該鋁合金殼體的加工模具使用周期與承料缸的溫度和加壓效果等密切相關(guān)。若在間接擠壓鑄造加工過程中，承料缸溫度過低，則其激冷性能就會越強。因此，鋁液在其表面的凝固速度也會越快，由此會在承料缸等側(cè)壁形成較厚的冷凝層，同時也會使擠壓沖頭加壓時的阻力不斷升高，最終會使補縮及加壓效果大大受到影響。若承料缸的實際溫度過高，則會大大降低鋁液澆入承料缸后形成的溫度梯度，從而形成澆薄的冷凝層。

另外，針對該擠壓鑄造技術(shù)工藝流程中的澆筑溫度進行合理控制。通常情況下，間接擠壓鑄造的澆筑溫度要遠遠高于一般的直接擠壓鑄造和壓鑄鑄造工藝中的溫度。當(dāng)澆筑過程中溫度較低，則容易導(dǎo)致在結(jié)構(gòu)部件中形成較厚的冷凝層，從而對鋁液流動及壓力傳遞過程產(chǎn)生嚴(yán)重的阻礙作用。

結(jié)語

綜上所述，擠壓鑄造技術(shù)是一種高效、穩(wěn)定、科學(xué)的生產(chǎn)、加工技術(shù)工藝。對于鋁合金殼體加工過程而言，采用間接性的擠壓鑄造技術(shù)，取代以往采用的壓鑄制造技術(shù)工藝，能夠提高加工產(chǎn)品的致密性。本文通過對相關(guān)技術(shù)加工鑄造流程進行合理優(yōu)化，并對相關(guān)參數(shù)進行嚴(yán)格控制，經(jīng)過實踐，最終有效制造出合格率高達97%的鋁合金殼體。該產(chǎn)品致命性較高，在此基礎(chǔ)上，通過對鋁合金殼體毛坯經(jīng)過T6熱處理，經(jīng)材料力學(xué)性能測試，其抗拉強度和伸長率最終高達290MPa～310MPa和8%～10%，且其布氏硬度和屈服強度能夠保持在95HB～110HB之間和185MPa左右。經(jīng)過科學(xué)測試，該鑄件的伸長率是一般金屬鑄件伸長率的3倍左右。通過對該鋁合金殼體端面進行科學(xué)加工及對其毛坯進行取樣剖析，經(jīng)過拋光檢測，最終未發(fā)現(xiàn)任何質(zhì)量缺陷。

參考文獻

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