壓力鑄造作為一種特殊的成形技術在許多行業(yè)和領域獲得了廣 泛的應用， 特別是對于規(guī)模生產(chǎn)的汽車、 摩托車、 內(nèi)燃機、 電子、 儀表及航天 等行業(yè)，已成為其不可或缺的組成部分。

鋁合金壓鑄技術概述

鋁是地殼中分布最廣、 儲量大的金屬元素， 且鋁材屬于可再利用資 源，有利于環(huán)境保護。 純鋁呈銀白色， 其熔點低，導電、 導熱性好， 耐腐蝕。 鋁 合金密度低、 比重小、 比強度大、 導熱性好、 耐腐蝕性好、 價格低廉且易于成 形， 適合于加工各種型材，工業(yè)上的使用量僅次于鋼， 是目前壓鑄業(yè)中用量大的一類有色金屬結構材料。鋁合金具有熔點高、 質(zhì)量輕的特點， 高熔點 就意味著它可以作為耐高溫材料， 被廣泛應用于各行各業(yè)， 如發(fā)動機等;利 用質(zhì)量輕的優(yōu)勢可以應用在航天器材方面，我國己經(jīng)建造好的登月車， 絕 大多數(shù)就是用高強度鋁合金建造成的， 這樣的例子還有很多， 也正因為如 此， 鋁合金成為了汽車、 航天等工業(yè)不可替的金屬材料。

壓鑄件市場發(fā)展現(xiàn)狀

壓鑄業(yè)是汽車工業(yè)的重要支撐工業(yè)之一，一直以來與汽車的發(fā)展密切相關。近年來汽車業(yè)的迅猛發(fā)展帶動了壓鑄市場的急遽擴大，并賦予其廣闊的發(fā)展前景。而今，隨著汽車制造技術的發(fā)展，壓鑄件也面臨新的技術挑戰(zhàn)，壓鑄行業(yè)結構發(fā)生巨大變化。

壓鑄件的應用范圍很廣，涉及到相當多的產(chǎn)品領域和工業(yè)門類。而在所有這些應用中，若以數(shù)量之大、品種之多、要求之嚴、品質(zhì)之高以及金屬材料用量之大等多方面綜合而論，則應首推汽車工業(yè)。長期以來，汽車工業(yè)穩(wěn)居壓鑄工業(yè)的大市場，近年來我國汽車工業(yè)的發(fā)展也不斷拉動壓鑄工業(yè)進入一個全新發(fā)展期。

在通過鎂合金壓鑄實現(xiàn)汽車減重方面，已達到一定成效，形成了當前的一些研究熱點及主要研發(fā)方向。比如，在動力系統(tǒng)和傳動系統(tǒng)中采用鎂合金壓鑄件，使鎂合金壓鑄件在汽車工業(yè)中得到進一步的擴大應用。但應指出的是，關于鎂合金壓鑄，在慮用鎂合金替其它合金、材料、生產(chǎn)零件時，首先應對這種材料的特性有所了解，不能盲目行事，而且生產(chǎn)時，應切實注意安全環(huán)保等事宜。

高壓和高速充填壓鑄型是壓鑄的兩大特點，也是壓鑄區(qū)別于其它鑄造方法的最基本的特征。它常用的壓射比壓從幾兆帕至幾十兆帕，甚至高達2×105kPa。充填速度約在10m/s-60m/s，有時可高達120 m/s，充填時間很短，一般在0.01s-0.2s范圍內(nèi)。

與其它鑄造方法相比，壓鑄具有下述優(yōu)點：（1）壓鑄件尺寸精度高，加工余量少，表面粗糙度低；（2）可壓鑄薄壁、形狀復雜且輪廓清晰的鑄件；鑄件具有較好的力學性能（見表1）；（3）使用鑲嵌件方便，簡化制造工藝；（4）生產(chǎn)效率高，且易實現(xiàn)機械化、自動化，適宜于大批量生產(chǎn)。

隨歐美各國排放法規(guī)的逐漸緊縮，節(jié)能、減排對汽車制造業(yè)的要求愈來愈高。此時，尋找比鋁合金壓鑄件更輕的材料來制作汽車重要零部件，也成為研發(fā)方向之一。值得一提的是，近十余年來，汽車工業(yè)中的一些專業(yè)制造商提出了更多地采用鎂合金制造零件的設想，并已取得一定成效。

壓鑄工業(yè)中開發(fā)及創(chuàng)新的一些高新技術，大多都圍繞汽車工業(yè)的高新要求而展開，bao括動力、傳動、轉(zhuǎn)向、車體、構架、裝飾、儀表等各種系統(tǒng)上和各種要求的零件，這些零件有的是結構件、受力件、安全件，也有裝飾件。

壓鑄設備的選擇

汽車行業(yè)鋁合金零部件品種多、材質(zhì)輕，產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量要求嚴格，不能有氣孔、夾雜、疏松等缺陷。產(chǎn)品的尺寸精度和表面光潔度也有很高的要求，而且鑄件的形狀復雜，有些關鍵壓鑄件還需經(jīng)過X光探傷檢驗。因此，對壓鑄設備的選擇有較高的要求。

熔鋁爐

鋁合金在熔化過程中的突出問題是元素容易氧化和金屬液易吸氣。為獲得含氣量低和夾雜物少，化學成分均勻的高質(zhì)量鋁合金液，目前大部分工廠均采用天然氣集中溶解爐替了傳統(tǒng)的中頻感應電爐。

天然氣集中熔鋁爐的主要特點有：氧化物產(chǎn)生少，鋁液燒損率低；鋁液溫度控制確切，誤差達到±5℃；采用天然氣作為能源，并且煙氣熱量能夠回收利用，有利于節(jié)省能源；燃燒系統(tǒng)設計先進，煙氣排放達到了環(huán)保標準。熔化設備計算參見表5和表6。（以某汽車零部件工廠壓鑄車間年產(chǎn)6000t合格鋁合金壓鑄件為例，生產(chǎn)性質(zhì)為大批量生產(chǎn)，壓鑄車間實行四班三運轉(zhuǎn)工作制。全年工作日為306d，設備年時基數(shù)為6060h，工人年時基數(shù)為1790h，下同）。

我國的壓鑄生產(chǎn)始于20世紀40年末，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已成為世界上壓鑄件的生產(chǎn)和消費大國之一。從壓鑄件的品種構成來看，鋁合金壓鑄件和鎂合金壓鑄件發(fā)展迅速，1995年和2003年，年均增長率分別為11．95%和35．45%。

2007年，全國壓鑄件總產(chǎn)量1188920噸，同經(jīng)增長162%，其中：鋁壓鑄件963220噸、鋅壓鑄件201200噸、鎂壓鑄件18260噸、銅壓鑄件6240噸，目前國內(nèi)年生產(chǎn)鋁合金等壓鑄件約250萬噸，其中廣東省可約達56萬噸。重慶可達38萬噸。江、浙、滬可達110萬噸。這只是狹義的高壓壓鑄。壓鑄業(yè)持續(xù)高速發(fā)展促進了壓鑄模市場需求，年均增長率高達20%左右，已形成年產(chǎn)值近百億元的生產(chǎn)規(guī)模。

車間布置及物流

鋁合金壓鑄車間工藝流程

鋁錠進廠→材質(zhì)檢驗→材料配比→熔化→除氣精煉→熔液運輸→保溫爐保溫→壓鑄→去除澆冒口、去毛邊、去毛刺→檢驗。

鋁合金壓鑄車間工藝布置

根據(jù)壓鑄工藝，壓鑄車間一般由熔化工部、壓鑄工部、清理工部、檢驗工部、鋁錠堆放區(qū)、模具堆放區(qū)、機修區(qū)、模修區(qū)等部分組成。車間周邊附有冷卻塔、除塵器、變電所等配套設施。

夾雜

1鐵、 錳、 鉻的作用

鋁合金熔煉時，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)由重元素組成的固態(tài)化合物沉積在爐床上， 這種沉積物一般叫做爐渣。主要由含有鋁、 硅和大量鐵、 錳、 鉻等在一定的 溫度下的化合物晶粒構成， 壓入鑄件就形成夾雜。這些晶粒熔點高、 比重 大，以致于沉積在爐床上。爐渣沉積會產(chǎn)生有害的結果， 比如在鑄件中形成 硬質(zhì)點增加合金的粘模性， 降低合金的流動性。從理論上講，當鐵量超過 0.8%時，在含鐵過飽和的鋁液和模具鋼完全接觸的情況下， 鐵不會溶入。 因 此， 壓鑄鋁合金的含鐵量好在0.81.0%之問。錳和鉻在壓鑄鋁合金中， 錳 和鉻往往是被當作雜質(zhì)的。實際上， 錳和鉻或它們化合后， 可將含以鐵較多 的相的組織從針狀改變成立方晶體。這樣， 可提高壓鑄件的韌性和強度。

2氧化夾渣

除去重金屬形成的爐渣， 另一部分夾雜的主要來源為氧化物， 可分為 一次氧化物， 二次氧化物。一次氧化物是指在熔煉時未通過打渣殘留在鋁 液中的氧化物， 直接進入壓鑄件;二次氧化物是指在轉(zhuǎn)運、 澆注中， 形成紊 流而與空氣接產(chǎn)生的氧化物進入壓鑄件。

3改善措施

嚴格控制鋁錠的成分， 尤其是重金屬的含量不能超標，在來料檢驗時 必須嚴格要求。另外， 對熔煉爐要進行定期的爐床清理，在澆bao轉(zhuǎn)運鋁水 時， 盡量減小震蕩， 一是可以避免重金屬氧化物進入鋁溶液， 二是避免與空 氣的充分接觸形成二次氧化物。定期打渣， 一般每爐待轉(zhuǎn)鋁液都要進行打 渣處理， 連續(xù)投料熔煉時， 周期可根據(jù)實際情況調(diào)整。在澆bao轉(zhuǎn)運時要平 穩(wěn)， 避免濺起。在澆注時要控制低速， 避免推進時形成紊流。

根據(jù)鑄件的結構及工藝參數(shù)選擇壓鑄機型號。鑄件的外形尺寸、重量、壁厚等參數(shù)對選用壓鑄機的影響，主要有以下幾個方面：

①鑄件垂直于壓鑄模分型面的投影面積。在壓射過程中，為了防止壓鑄模被金屬液體所產(chǎn)生的脹力脹開，壓鑄機必需有足夠大的合模力。合模力是壓鑄機最重要的參數(shù)，其計算公式如下：

P合≥K（PA加PA成tanα）

（3）式中，p合為壓鑄機的合模力，kN；K為安全系數(shù)，一般取1.2-1.3；P為選用的壓射比壓,MPa；A為分型面總投影面積，cm2；A成為動模成型部分投影面積,cm2；α為楔塊傾斜角,（°）。由上述計算可知，在壓射比壓一定的條件下，鑄件在分型面上的投影面積越大，則壓鑄機的合模力也應越大。所以則壓鑄車間應根據(jù)鑄件的尺寸選擇合適的壓鑄機。

②鑄件重量不應超過壓鑄機壓室的額定容量，但也不能太小，避免造成壓鑄機能力的浪費。

③對于壓鑄機而言，其大和小的開型距離都是確定的參數(shù)，所以鑄件的高度和壓鑄模的高度都會受限。

公用配套

鋁合金壓鑄車間的公用配套較為簡單，主要根據(jù)設備的工藝參數(shù)選擇工配設施。

1）電氣

壓鑄車間的用電點主要集中在車間的壓鑄工部，所以車間的變電所需盡量貼近壓鑄工部進行布置，有利于電纜的敷設。由于壓鑄車間會產(chǎn)生少量煙塵，電氣設施要慮要有防塵裝置。

2）天然氣

壓鑄車間天然氣主要用于鋁錠的熔化，用氣壓力為3kPa～5kPa。天然氣從廠區(qū)外的市政中壓管網(wǎng)接來，在廠區(qū)內(nèi)設置調(diào)壓站及計量表房。

3）壓縮空氣

壓縮空氣主要用于熔鋁爐和壓鑄機?？諌赫镜墓鈮毫?.76MPa。供應的壓縮空氣品質(zhì)為：高壓力點2℃-3℃；大含油量1 mg/m3；大塵埃粒徑1μm。

4）循環(huán)冷卻水：

壓鑄車間循環(huán)冷卻水主要用于壓鑄機模具和液壓系統(tǒng)的冷卻，設備進水溫度t1=33℃,出水溫度tz=50℃，溫差Δt=17℃。一般選用中、高溫冷卻塔。

5）消防措施

壓鑄車間廠房的火災危險性分類屬丁類廠房建筑。耐火等級二級。防火分區(qū)：車間部分為一個防火分區(qū),生產(chǎn)辦公輔樓為一個防火分區(qū)，防火分區(qū)之間用防火墻及甲級防火門隔開。

6）環(huán)保要求

壓鑄車間對環(huán)境的影響主要是鋁合金壓鑄機和熔鋁爐工作時產(chǎn)生的少量煙氣，對于熔鋁爐通常是通過配套除塵裝置進行處理；對于壓鑄機產(chǎn)生的煙塵較難處理，由于壓鑄機分型面不是一個密閉的裝置，產(chǎn)生的煙氣較難收集，目前主要通過車間的屋脊通風器進行自然排放

壓射比壓與壓射力成正比，而與壓射沖頭截面積成反比。因此，改變壓射比壓可通過調(diào)整壓射力或壓射沖頭的直徑來實現(xiàn)。根據(jù)生產(chǎn)中的實踐經(jīng)驗，常用壓鑄鋁合金的計算壓射力，見表2。

填充速度

壓鑄速度有壓射速度和充填速度兩個不同的概念。生產(chǎn)中通常用調(diào)整壓射速度（一般為0.2m/s-0.3m/s）、壓射比壓和內(nèi)澆道截面積來調(diào)整充填速度。生產(chǎn)上壓鑄鋁合金常用的充

產(chǎn)品簡介