鋁合金缸體壓鑄工藝探討

張明明

摘要：基于鋁合金材料輕、高性能、易加工等特點，廣泛應用于工業的制造。為了進一步提高鋁合金發動機的品質，有必要分析壓鑄工藝，改進和優化現有技術缺陷，同時不影響發動機氣缸殼體的品質，最終確保氣缸的接收無品質問題。

關鍵詞：鋁合金;缸體;壓鑄

1 引言

由于大規模建造，鋁合金的使用在以前的水平上又上升了一個階段，對制品品質提出了新的要求。因此，對鋁合金壓鑄模具的要求也將更高，鋁合金壓鑄模具的使用壽命是一項重要的標準。通過標準化檢驗方式，保證模具生產制品品質的穩定性是檢驗模具品質的一個重要指標。壓鑄模具的使用壽命也是一個對壓力鑄造企業的經濟效益有影響的重要因素，所以延長鋁合金的壓鑄模具壽命是鋁行業的共同愿望。

2 鋁合金缸體壓鑄工藝特點

當液體或半液體金屬材料在壓力下進入壓鑄模型腔中，然后施加壓力迫使金屬液體快速硬化，缸體制品在高壓下成型。目前基于壓力的加壓鑄造方法包括，在壓力下倒入熱室，其中有必要在充滿沖擊壓力的熔爐中安裝壓力噴射系統，允許將金屬液體轉移到熔爐中，最后使用烤制系統的鵝頸進入壓鑄模型腔內。后者必須將容納金屬液的熔爐與壓機分離 - 在制冷室的機器中，手動或自動將金屬液體放在泵室壓機 - 機器中設置帶沖擊壓力的壓力，讓金屬液體進入壓鑄模型腔 - 模具進行密封。這兩種壓力鑄造技術都比熱腔中的壓力更有效，但壓鑄鋁合金是通過將壓力澆注選在制冷室中制成。整個壓鑄過程需要很短的時間，當模具充滿金屬增壓溶液時，對增壓溶液進行成型，使發動機缸體的鑄造密度更高，使其的強度和硬度達到專業水平。此外，在高壓的影響下，金屬液體的填充能力進一步提高，可以有效地填充零件，使鑄造精度和表面品質進一步提高，在生產效率上也有很大的優勢。低碳節能理念的提出后，鋁合金的鑄造越來越受到重視，鋁合金鋼瓶的鑄造技術日趨成熟，鑄造正逐步向精密尺寸、復雜模具鑄造等方向發展。

3 鋁合金缸體壓鑄工藝

3.1合理設計壓鑄件壁厚

壁厚是壓鑄工藝中一個具有特殊意義的因素，壁厚與整個工藝規范有著密切的關系，如填充時間的計算、內澆口速度的選擇、凝固時間的計算、模具溫度梯度的分析、壓力（最終比壓）的作用、留模時間的長短、鑄件頂出溫度的高低及操作效率;設計壁厚太厚會出現縮孔、砂眼、氣孔、內部晶粒粗大等外表面缺陷，使得機械性能下降，零件質量增加導致成本上升;設計壁厚太薄會造成鋁液填充不良，成型困難，使鋁合金溶解不好，容易出現鑄件表面填充困難、缺料等缺陷，并給壓鑄工藝帶來困難;壓鑄件隨氣孔的增加，其內部氣孔、縮孔等缺陷增加，故在保證鑄件有足夠強度和剛度的前提下，應盡量減小鑄件壁厚并保持截面的厚薄均勻一致。

3.2 工藝參數及設備選用

根據自身結構特點及技術要求，選取合適的壓鑄機進行生產，結合以往鑄件產品的生產經驗，發現若模具結構、工藝參數選用不當，容易造成壓鑄過程中液態金屬填入速度過快，型腔內氣體無法完全排除，從而造成成品中伴有氣孔及氧化夾雜物等缺陷，因此降低了鑄件品質。可以看出合理的工藝參數的選擇是確保鑄件質量的先決條件。由于薄壁件殼體鑄件的表層致密層一般僅為0.8 mm，為防止過加工，導致中心組織較疏松，降低殼體性能或耐壓能力，因此在模具設計中采用定位銷配合定位，進而將機加工量減小到0.5 mm范圍了，不僅提高了鑄件內在品質，同時節約了機加工時間。運用MAGMA軟件在模具設計前期進行模流分析，模擬鑄件凝固過程的數值，以及預測缺陷區域。

3.3模具加工工藝

模具的材料可以選用高碳或者高合金鋼，但采用的鍛造工藝必須合理，這樣才能成型一塊合格的模塊毛坯。用高碳或者高合金鋼做成的模具導熱性較差，所以在加工的過程中應當注意對鋼材的加熱速度要慢，而且要保證受熱均勻，在溫度合適的情況下考慮鍛造比。在模具的加工階段，應當嚴格保證尺寸過渡處的圓角半徑，圓弧與直線相接處光滑，不能有棱角和尺寸偏差。若模具加工過程中，切割品質太差，可能會導致模具在圓角內側出現過大的應力擠壓，而使模具不合格，另還可能導致模具的脫碳層不能被完全切掉，而使模具的壽命減少。要減少出現此類現象，需要在切割工作結束以后，用電解或者是機械研磨的方式去除模具表面的不合格部分，例如白亮層或者是需要顯微鏡才能觀察到的細小裂紋。在在電火花加工或研磨工序完成以后，再對模具進行一次低溫回火，進一步穩定異常層，阻止細小裂紋再度擴展。

3.4模具表面強化處理

對模具的表面進行特殊處理，提高模具的強度，減少模具在使用過程中的磨損和外物侵蝕，這樣可以減少裂紋的出現，延后裂紋出現的時間，由此提高模具的使用壽命。常見的表面強化工藝有模具表面滲氮、滲碳等，這些工藝可以有效減少模具在使用過程中的磨損和腐蝕。隨著科學技術的發展，近年來，熱噴涂、物理化學沉積、PVD、離子輔助噴涂等高科技工藝，開始普遍應用于模具的表面強化工藝。但是新工藝畢竟出現的時間不夠長，而壓鑄模具受損的原因多種多樣，在進行模具表面強化的過程中，僅僅使用單一的強化涂層或工藝，很難抵抗所有的模具損壞形式，因此，必須對工序進行合理的組合以及對處理順序進行合理的安排。就現有的模具表面強化的工藝來說，足以應對一般的模具損壞，企業的選擇有很多，大可選擇經濟實用的形式。

3.5模具使用

鋁合金壓鑄模具使用前，應該對壓鑄模具進行充分的預熱，以避免在使用過程中出現龜裂和裂紋。加熱的方式也有很多，例如煤氣天然氣、電加熱或者慢壓射壓鑄等，這些方法都很實用，可以很大層度上減少模具的應力變化，防止模具快速龜裂，延長模具使用壽命。

4 總結

壓力鋁合金的鑄造是現代工藝的一個極其復雜的操作系統，因此，在壓力鑄造鋁合金時將表現出更獨特的特點。鋁合金鑄件的壓模一般是在高壓煅燒和金屬冶煉的作用下形成的，使用時不易與外部的壓力相適應。

參考文獻

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（煙臺富準精密電子有限公司?264006）