壓鑄技術的發展現狀與展望

王春寶

摘 要：在近現代金屬材料的加工工藝中，壓力鑄造是一種發展較快且較為先進的加工方法。其特殊的工藝技術被廣泛應用在合金的成型鑄造上，本文介紹了壓鑄技術的特點，之后對了鑄造技術的發展現狀做了詳細介紹。

關鍵詞：壓鑄技術;現狀;展望

1 壓鑄技術概述

壓鑄技術，也就是壓力鑄造技術，是一種近代金屬加工工藝。利用高速高壓將液態金屬或合金射入到模具的型腔里，再通過保壓、結晶直到材料凝固成型，所生產出來的成型產品極為機械制造業所需的成品或者半成品。壓力鑄造技術具有極高的生產效率、優良的經濟指標以及精準的壓鑄尺寸，迅速成為了機械制造業中的支撐技術，在零部件的生產中獲得了廣泛應用和發展。如今，航空航天、汽車制造、電子產品、家用電器及儀器儀表等都離不開金屬零件，且越復雜的機械制造對零部件的精細要求就越高，這就直接對壓鑄技術提出了嚴格的要求，為了更好地適應發展，必須不斷提高壓鑄技術，進而提高壓鑄件的品質和壽命。

2 壓鑄技術的特點

在對原材料實施壓鑄工作中，作用在材料上的壓力一般在20-200MPa，充型的初始速度是15-70m/s，而充型的時間僅為0.01-0.20s。在這種獨特的充型和凝固方式下，致使壓鑄技術有著自己獨特的特點：①能夠達到零部件形狀復雜、輪廓清晰、薄壁等需求。一般的鑄件壁厚都是在1-6mm之間，而利用壓力鑄造的方法，可以獲取到更薄壁厚的小型鑄件，也可以增加大鑄件的壁厚。在面對較為復雜的零部件，其他的鑄造方法都不能滿足部件要求的情況下，使用壓鑄技術可以做到精確、高效地生產。②鑄件的精度高、尺寸穩定、表面光潔且加工余量少。與其他鑄造工藝相比較，壓鑄技術生產下的鑄件能夠有更高的精度。壓鑄技術下生產的鑄件要比其他鑄造工藝所生產的鑄件擁有更為穩定的尺寸，因為壓鑄技術能夠利用模具將壓鑄材料按照要求的尺寸壓鑄成型，其生產出來的鑄件精度很高，且是用液體加壓凝固的方法，能夠讓鑄件的表面變得光潔。一般用壓鑄技術生產出的零部件，進行少量的加工之后便可以直接裝配使用。③所生產的鑄件有較強的耐磨性，組織緊密。原材料在高速高壓的情況下進行鑄造，液態金屬或合金在高壓的作用下凝固成型，所獲得的晶粒較小，讓組織更加緊密，能夠增強鑄件的強度。并且鑄件在激冷的作用下表面會生成0.3-0.5mm的硬化層，增強了鑄件的耐磨性。④壓鑄技術能夠縮短生產周期。對材料進行壓力鑄造，一次操作的時間約在5s—3min，生產的周期較短，能夠適應現代機械生產要求的批量生產。

3 壓鑄技術的發展現狀

3.1 國外壓鑄技術的發展

3.1.1 壓鑄機及其外圍設備在整體性能和控制水平上有了明顯提高

就目前先進的壓鑄機來說，大多都有著計算機控制技術和電液伺服控制技術，再加上新型的液壓元器件及傳感器等，能夠讓原材料在進行壓鑄工作時，有全面實時的監測控制，及時反饋數據信息，對工藝參數進行嚴格的跟蹤檢測。這樣大大提高了壓鑄件的品質監控以及優化了壓鑄工藝的技術水平，在保證鑄件符合要求的同時提高了鑄件的生產效率。

3.1.2 計算機模擬技術的應用

對金屬或者合金進行的壓鑄的過程實際是一個復雜的流動、傳熱和傳質的過程。通過結合計算機模擬技術，利用CSM、CIP和FEM法在壓鑄過程中對溫度場、凝固效果進行解析，通過求解高精度的液體自由表面，顯示三維解析的效果，來對壓鑄中會出現缺陷的位置進行預測，并及時尋找解決缺陷發生的辦法。再利用CAE做模擬分析壓力場、熱應力及壓縮周期等工作，來對最佳的壓射速度和壓鑄型熱循環的工藝參數提供預測效果。

3.2 國內壓鑄技術的發展

3.2.1 壓鑄模的設計和制造發展緩慢，生產效率低

目前我國對于壓鑄模的設計制造還停留在經驗階段，即靠工作人員的以往經驗來對壓鑄模進行設計制造。這樣一來，難以去嘗試新興技術，降低了壓鑄模在設計和制造上的發展速度。由于壓鑄模的發展緩慢，依靠國內模具的使用，所生產出來的鑄件發生返修的情況會很多，進而降低了生產效率。

3.2.2 液壓系統無法實現壓鑄機的自動控制

在國外已經有先進的自動控制技術來對壓鑄機進行監測控制工作，然在我國，雖然有CAD的輔助工作，但也僅僅停留在簡單的應用上，沒有充分地利用計算機技術，致使壓鑄機的結構性能沒有得到相應的改進與提升。

4 壓鑄技術的發展方向

4.1 發展和深化研究新的壓鑄工藝

在壓鑄件生產過程中都會產生內部氣孔和疏松的現象，那是由于在充型時型腔內的氣體沒有完全排出。且在鑄件凝固收縮時也得不到補縮，會對壓鑄件的性能和市場競爭產生不利影響。為了克服這一難題，國內也采用了一些新的鑄件工藝包括真空壓鑄，加氧壓鑄，精、速、密壓鑄，定向、抽氣、加氧壓鑄，半固態壓鑄等，都很好地解決了這一難題。

4.2 深化壓鑄基礎工藝的研究

為了提升壓鑄件的質量，就應該提高基礎工藝的水平。影響鑄件質量的因素有很多，充型條件是最為主要的一方面，他會進一步影響鑄件中的氣孔、尺寸精度及表面質量等。

4.3 發展計算機技術在壓鑄過程中的應用

壓鑄機壓射性能會對壓鑄件的質量產生很大的影響，現代化的壓鑄機在壓射控制方面對沖頭速度和壓力曲線能夠做到精確編程，但是在每一次壓射過程中都會產生一定的偏差，偏離原來的曲線設定，要嚴格地掌握壓射中參數變化的規律，減小在壓射過程中的誤差，必須研究計算機技術在壓鑄中的應用。

5 結語

面對壓鑄件逐年需求增加的態勢，我國的壓鑄業面臨著豐厚的機遇和巨大的挑戰，只有不斷發展壓鑄技術，在壓鑄件的質量、品種上進行探索，利用好計算機輔助技術，縮小與國外先進技術的差距，才能在機械制造業中搶占先機。

參考文獻：

[1]程文杰.材料加工技術的發展現狀與展望[J].決策探索（中），2018.

[2]王俊，翟春泉，王國祥，etal.壓鑄行業現狀及發展趨勢[C].中國鑄造行業第七屆高層論壇.

[3]耿鑫明.壓鑄技術現狀與生產發展探討[J].能源研究與利用.