鋁合金鑄造新技術

張穎

摘 要：社會的進步與經濟的發展，使得鋁合金在越來越多的制造行業中得到了應用，由于低壓鑄造技術在合金鑄造中具有操作簡單以及成本低等特點，因而受到了廣泛歡迎。鑒于此，本文對鋁合金鑄造新技術的原理進行簡要分析，并在此基礎上探討低壓鑄造技術的應用特點，并對其未來應用前景進行展望。

關鍵詞：鋁合金；鑄造技術；低壓鑄造

中圖分類號：TS912 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）12-0037-01

在交通、航空與航天領域中對于材料的選擇需要考慮到諸多復雜的因素，隨著近年來節能環保理念的提出，對于材料的選擇更傾向于對環境污染小以及能源利用率高。在汽車領域為了能夠盡可能地提高燃油的經濟性，控制廢氣的排放量，就需要努力地減少車輛重量，但為了滿足消費者的需求以及智能化及安全化的配置，車身重要的增加是必然趨勢。因此，這就要求在材料上盡可能地選擇輕質材料，以此來降低車重，從而在一定程度上提高燃油的經濟性。鋁合金材料因其所具有的耐腐蝕性好、重量輕、強度高以及成形性好而成為制造行業中應用較為廣泛的材料，現就對鋁合金鑄造新技術進行如下分析。

1 鋁合金低壓鑄造基本原理

低壓鑄造技術在鋁合金鑄造中的應用，其鑄造原理是鋁液在密封容器中通入干燥壓縮空氣的壓力作用下，沿著升液管上升，然后通過鑄型澆口進入鑄件型腔直至鑄件完成充型及凝固，最后再將液面上氣體壓力予以解除，剩下的鋁液則將回到密封的容器中，在鑄型內所凝固的鋁液便為鑄件。由于該技術在實際應用的過程中需要低壓力，因而被稱之為低壓鑄造技術，該項技術由金屬型鑄造基礎上發展起來。低壓鑄造技術能夠鑄造出難以成形的薄壁復雜的鑄件，因而在制造行業中得到了非常廣泛的應用。但由于鋁合金具有不同的各組元，且化學性能與物理性能、結晶過程各不相同，這就需要在實際應用中根據鋁合金的實際特點對鑄造方式進行科學合理的選擇，旨在進一步優化鑄件質量與性能。

2 鋁合金低壓鑄造特點分析

低壓鑄造技術與其他金屬性鑄造方式相比具有如下優勢：（1）具備較高的鑄件合格率與金屬的利用率，在鑄造過程中減少對金屬的消耗，鑄件的合格率在95%以上；（2）在充型的過程中采取的是從下而上方式，流動較為平穩，且無強烈紊流與飛濺的情況發生，同時也不易產生氣孔及缺陷，因而鑄件品質較高；（3）該鑄造技術具有較為致密的鑄件結構組織；（4）能夠節省設計與制造費用。

鋁合金低壓鑄造技術的具體特點如下：第一，低壓鑄造技術在對鋁合金材料進行鑄造的過程中，具有較好地氣密性、鑄造性能優以及成份簡單等特點，因而容易進行鑄造及熔煉操作。同時加上在澆注的過程中能夠調節其速度與壓力，因而低壓鑄造技術能夠用于砂型以及金屬型等各種不同鑄型鑄件的鑄造。第二，充型較為平穩，由于相關人員能夠按照鑄件的材料及結構等因素來控制充型的速度，從而便能有效地防止鋁液流對型腔以及型芯的沖刷與卷氣。同時在壓力的作用下，鋁液更加容易凝固，從而便能獲得一個輪廓更為清晰的鑄件。第三，低壓鑄造技術在鋁合金的應用中投入不高、設備簡要以及出品率高等特點，同時澆注系統也較為簡單，從而便能夠減少或省去冒口，節省成本。第四，在低壓的作用下凝固鑄件，補縮較為充分，因而便使得鑄件具有較高的力學性能與致密性。第五，由于低壓鑄造技術在實際應用中所采取的是底注式充型，金屬液充型較為平穩且無飛濺現象的發生，因此在實際操作的過程中能夠有效地避免因卷入氣體而造成對型壁以及型芯的沖刷，最終便能顯著地提高鑄件合格率。并且由于該鑄件是在低壓作用下產生的結晶，因而具有表面光潔、輪廓清晰以及組織致密等多個特點，便于大薄壁件的鑄造。除此之外，由于低壓鑄造技術對于工藝設備要求不高，所以極其容易實現自動化與機械化。

3 鋁合金鑄造新技術及發展前景

3.1 鑄造新技術

3.1.1 鑄型及型腔設計

鋁合金低壓鑄造技術中需要對鑄型及型腔設計進行優化，在設計的過程中應該嚴格地按照低壓鑄造特點進行，設計的關鍵點在于確保鑄件能夠按照相關順序凝固，從而確保順利地排出型腔內的氣體。而型腔制造的設計則是根據低壓鑄造過程中鋁液自上而下的凝固特點，鑄件補縮應該自下而上，最后再通過澆道而實現。因此，這就表明在低壓鑄造鋁合金的過程中，需要合理地安排鑄型、冷鐵位置以及加熱棒的使用。

3.1.2 澆注系統

在設計澆注系統的過程中應該避免管口的凝結，同時于升液管端需要設置一個加熱裝置。由于低壓鑄造技術的上部為封閉狀，因而在鑄型排氣上并不通暢，難以排氣，當鑄型排氣能力欠缺時便會導致型腔內出現反壓力，最終便會對鋁液的平穩充型造成影響，最終出現缺陷。因此，這就表明在設計砂型的過程之呢過需要選擇透氣性好的型砂，然后在砂型的頂部以扎小孔的方式來排氣。除此之外，對于金屬型材料在設計排氣槽的過程中可以于分型面及頂端開設，或者在型壁上安置排氣塞，同時還需要將排氣槽的深度控制在一定水平。

除此之外，低壓鑄造澆注系統還應該具備便于清理的特點，盡可能地提高企業生產效率，減少鋁液的使用。由于澆注系統各單元面積能夠對鑄件起到補縮的作用，所以在對澆道的尺寸及截面進行確定時可以采取內切圓法，然后再對橫澆道及升液管出口面積進行選擇。這一過程可采用開放式的澆注系統，也就是說對個別澆道截面面積應該確保升液管有出口，然后再根據鑄件復雜程度、尺寸以及形狀等因素來設計澆注系統。對于一般性零件通常可以直接采取澆注的方式，而厚壁零件則可以采用幾個內澆道，主要目的在于起到補縮的作用，從而以更好地清除熱節部位的影響。對于厚薄較為均勻的薄壁鑄件也常采用多個內澆道的方法，主要目的在于更好地確保鋁液在型腔內流程阻力小以及充型順暢。同時對于簡體的鑄件澆注系統，對于直徑小的鑄件可以直接采取升液管。

3.2 發展前景

低壓鑄造所具有的特點以及生產工藝使得該技術具有較好的發展前景，而隨著我國科學技術與機械行業的進一步發展，低壓鋁合金鑄造技術在很多行業中均得到了應用，顯著地提高了低壓鑄造產品質量。低壓鑄造技術在實際應用中因其所具有的產品質量佳、金屬液充型平穩、工藝出品率高以及鑄件組織致密等優點而得到廣泛的應用，此外在復雜以及壁薄鑄件的生產作業中得到廣泛歡迎。

4 結語

綜上所述，澆筑技術參數選擇在鋁合金低壓鑄造澆注質量以及成型具有非常重要的作用，但因其在參數選擇上無規律可言，因而就需要相關人員具有非常豐富的經驗。低壓鋁合金鑄造技術占有非常重要的作用，與傳統鑄造方式相比具有較多的優勢，同時由于其內部組織致密、生產率高以及鑄件表面光潔等優點而被廣泛于應用于各行各業中。

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