隨著制造技術(shù)的進(jìn)步；汽車、摩托車的日益輕量化，環(huán)保節(jié)能的逐步提高；電器儀表、通訊器材、建筑五金等行業(yè)的迅猛發(fā)展，帶動(dòng)了我國(guó)壓鑄業(yè)以前所未有的速度向前發(fā)展。我國(guó)壓鑄機(jī)的設(shè)計(jì)與制造、壓鑄件的工業(yè)化生產(chǎn)始于20世紀(jì)的50年代，壓鑄件的年增長(zhǎng)速度為11％～13％，2002年為62．4萬(wàn)t，2003年為69．8萬(wàn)t，2004年約為80萬(wàn)t|。

壓鑄生產(chǎn)效率高，能壓鑄形狀復(fù)雜、尺寸精確、輪廓清晰、表面質(zhì)量較好、強(qiáng)度、硬度都較高的壓鑄件。但普通壓鑄件的含氣量大致為金屬型鑄件的10一20倍，砂型鑄件的5倍。因此，壓鑄件一般無(wú)法用熱處理來(lái)提高其力學(xué)性能bj。由此可見(jiàn)，在壓鑄生產(chǎn)的過(guò)程管理中，從爐料及熔煉過(guò)程、壓鑄工藝及壓鑄模具等方面來(lái)穩(wěn)定和提升產(chǎn)品質(zhì)量顯得尤為重要。

1 爐料及熔煉過(guò)程的管理

1．1爐料的質(zhì)量控制

爐料包括合金錠、中間合金和回爐料，回爐料由未重熔的回爐料和重熔的回爐料組成。合金錠和中間合金的化學(xué)成分、表面狀態(tài)和其他質(zhì)量指標(biāo)必須符合規(guī)定的材料牌號(hào)及其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求。其化學(xué)成分必須符合國(guó)際或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求；其表面應(yīng)整潔、光滑、無(wú)粗糙感，不得有油污、霉斑和氧化皮，若表面氧化嚴(yán)重，應(yīng)噴丸去除氧化皮；其斷口組織應(yīng)致密，不得有嚴(yán)重偏析、縮孔、熔渣及夾雜物。

回爐料包括廢壓鑄件、料餅、澆道、飛邊毛刺、切削后的渣料及坩堝底部100 mm以下的余料(即坩堝底料)等，應(yīng)嚴(yán)格分類和管理，不能混雜?；貭t料應(yīng)清潔，不得帶有油污、銹蝕、泥沙、水分、過(guò)濾網(wǎng)及鑲嵌件等。回爐料中的飛邊毛刺、切削后的渣料及坩堝底料，必須重熔、除渣、除氣、制錠、分析成分合格后再作爐料使用。因?yàn)锳l、Mg、zn等是極易氧化的金屬，飛邊毛刺、切削后的渣料中、MgO、zn0含量較多，合金液被污染也更為嚴(yán)重。特別是潮濕的碎屑回爐料，比表面積越大，所含的水分就更多，致使?fàn)t氣中水蒸氣的分壓升高，產(chǎn)生氫的化學(xué)反應(yīng)更為迅速，合金液中氫含量就顯著增加。再加上碎屑回爐料本身氧化嚴(yán)重、夾雜物含量偏高，因此不宜直接用作爐料。爐料被油污、泥土污染也影響到合金液中氫和夾雜物的含量，因?yàn)闋t料表面油污和泥土中的水分使?fàn)t氣中水蒸氣分壓升高，加速合金液的吸氫和氧化，而且泥土本身就是非金屬氧化物，混入合金液中自然增加夾雜物含量。因此被油污、泥土污染嚴(yán)重的回爐料同飛邊毛刺、切削后的渣料及坩堝底料一樣，必須重熔、除渣、除氣、制錠、分析成分合格后再作爐料使用。

合金錠、中間合金、回爐料等爐料應(yīng)保存在干燥、通風(fēng)、無(wú)爆曬的庫(kù)房?jī)?nèi)并盡量縮短存放時(shí)間，以免爐料受潮及氧化。爐料在熔煉前要進(jìn)行烘烤以除去水分和防止鋁液濺射，烘烤溫度300～350℃，時(shí)間不少于2 h。鋁合金的組織具有遺傳性，爐料質(zhì)量的好壞直接影響到壓鑄件質(zhì)量的優(yōu)劣。因此，控制好爐料的質(zhì)量是生產(chǎn)高質(zhì)量壓鑄件的必要條件。

1．2熔煉過(guò)程的質(zhì)量管理

坩堝、錠模、鐘罩、撇渣勺、舀料勺等熔煉工具使用前必須除盡殘余金屬、熔渣、氧化皮等污物以保證壓鑄件化學(xué)成分合格。在有色金屬熔煉領(lǐng)域，主要使用石墨坩堝和鑄鐵坩堝，坩堝爐的金屬燒損率為1％一2％，無(wú)坩堝可達(dá)5％～25％。熔煉Al、cu、zn合金均可采用石墨坩堝以防止合金液中Fe含量超標(biāo)；熔煉Mg合金不能使用石墨坩堝，因?yàn)樗械腗g合金中si含量都較低。石墨坩堝使用前可借助超聲波探傷檢查，不得有裂紋、穿孔和明顯的變形等，第一次使用前應(yīng)按要求進(jìn)行焙燒以去除水分并防止爆裂。錠模、鐘罩、撇渣勺、舀料勺等熔煉工具使用前應(yīng)預(yù)熱并涂上防護(hù)涂料，再經(jīng)200—300℃預(yù)熱不少于1 h以防合金液飛濺和Fe含量超標(biāo)。涂有防護(hù)涂料的熔煉工具使用時(shí)間以涂料不脫落為原則，一般不超過(guò)48h。

熔化時(shí)加料原則是難熔的先加，易熔的后加；不易氧化的先加，易氧化的后加；不易揮發(fā)的先加，易揮發(fā)的后加；量大的先加，量小的后加。但在實(shí)際中通常先加易熔的，過(guò)熱后加入難熔的，靠擴(kuò)散、稀釋、溶解作用熔化難熔成分。加料順序一般為：先加回爐料，再加中間合金，最后加合金錠。壓鑄件料餅及澆道作為二級(jí)回爐料，加入量應(yīng)小于40％。自配合金液應(yīng)考慮合金元素的燒損，鋁合金液中元素的燒損(質(zhì)量分?jǐn)?shù))一般為：Al為1．5％，Si為2％，Cu為l％，Mg為20％，Mn為2．5％。

合金液中夾雜物主要有氧化物、碳化物、氮化物和硼化物等。鋁合金液中常見(jiàn)夾雜物有、、等，其中含量最高，達(dá)合金液質(zhì)量的0.00％~0.020％。在合金液中分為3類：①分布不均勻的大雜塊，尺寸≥20nm；②分布均勻的采用精煉處理可以除去的細(xì)片狀雜，尺寸10—20nm；③分布均勻的采用精煉處理難以除凈的，彌散于合金液中的微片狀雜，尺寸<10nm，這類夾雜物不僅是惡化合金液的主角，也是遺傳的主體，直接影響壓鑄件的質(zhì)量。彌散于合金液的和Al結(jié)成一體，其界面成為吸附氫的活動(dòng)中心，不斷富集氫達(dá)到一定尺寸自發(fā)形核成氣泡。

大氣中氫的分壓極低，約，比鋁合金液中氫的分壓低得多?？梢?jiàn)鋁合金液中氫并非來(lái)源于大氣中的氫，而是來(lái)自鋁合金液和大氣中水蒸汽的反應(yīng)：，這就是要求爐料及熔煉工具必須干燥和預(yù)熱的唯一原因。鋁合金液中氫含量(體積分?jǐn)?shù))占所有氣體的60％以上，最高可達(dá)90％，分為大量溶解于其中的原子態(tài)氫[H]、存在于及其他夾雜物縫隙中的分子態(tài)氫H2、形成氫化物產(chǎn)生氫脆的化合態(tài)氫。合金液中氫含量受溫度、保溫時(shí)間等因素的影響，在鋁液中氫含量與溫度之間基本成直線關(guān)系；保溫時(shí)間延長(zhǎng)，氫含量增加。因此在熔煉時(shí)應(yīng)盡量縮短時(shí)間，特別是從精煉后到壓鑄完畢的時(shí)間不宜超過(guò)4 h，并嚴(yán)格控制溫度。

鋁液中氣寄生于雜，雜吸附著氣，雜多則氣多，雜少則氣少，雜的存在是氣難以除凈的關(guān)鍵因素，除氣必除雜，除雜是除氣的基礎(chǔ)。精煉的目的就是除去鋁液中的氣體和雜質(zhì)。鋁液的精煉可分為吸附精煉和非吸附精煉，吸附精煉過(guò)程中鋁液跟吸附劑相接觸，通過(guò)物理、化學(xué)或機(jī)械作用達(dá)到除雜、除氣的目的，如吹氣法、過(guò)濾法、熔劑法；非吸附精煉則不加入吸附劑，而通過(guò)物理作用(如真空、超聲波、密度差)，改變鋁液．氣體系統(tǒng)或鋁液一夾雜物系統(tǒng)的平衡狀態(tài)，從而使氣體和夾雜物從鋁液中分離出來(lái)，如靜置、真空處理、超聲波處理。最常用的熔劑法可使100 g鋁液含氫量(700℃)<0.10 ml，達(dá)到針孔度一級(jí)的要求；較先進(jìn)的噴射熔劑法(即FI法)和旋轉(zhuǎn)葉輪法(即FID法)可使100 g鋁液含氫量(700℃)<0.06ml，完全達(dá)到高質(zhì)量鋁合金的要求。鋁液質(zhì)量的現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)多采用測(cè)氫儀(如SQH一1、ALUSPEED)和直讀光譜儀。

2 壓鑄工藝的優(yōu)化和模具的正確使用

2.1壓鑄工藝的優(yōu)化

壓鑄工藝的受控和優(yōu)化是壓鑄生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，直接影響到壓鑄件的內(nèi)在和外在質(zhì)量。壓鑄工藝的參數(shù)主要有壓力、速度、溫度和時(shí)間。

2.1.1壓力

壓力是獲得輪廓清晰、組織致密的壓鑄件的主要因素。在壓鑄生產(chǎn)中經(jīng)常使用的壓力是壓射比壓，即壓室內(nèi)金屬液?jiǎn)挝幻娣e上所受的壓力，可通過(guò)壓力表讀數(shù)進(jìn)行監(jiān)控。壓射比壓對(duì)金屬液填充型腔的能力，壓鑄件的強(qiáng)度、致密性均有很大影響。增大壓射比壓可提高壓鑄件強(qiáng)度和致密性；但壓射比壓過(guò)高，會(huì)降低壓鑄模的使用壽命，增加粘模傾向，并使壓鑄件的伸長(zhǎng)率顯著下降。在保證壓鑄件成形和使用要求的前提下，應(yīng)選用較低的壓射比壓。鋁合金常用比壓為30~60 MPa，鋅合金為20~30 MPa。

2．1．2速度

壓射速度包括沖頭速度(即壓射缸內(nèi)活塞的運(yùn)動(dòng)速度)和填充速度(即內(nèi)澆道速度)。填充速度指熔融合金通過(guò)內(nèi)澆道的線速度，是保證壓鑄件質(zhì)量的重要參數(shù)。填充速度≤40 rn／s時(shí)，氣體先于金屬液從模具型腔中排出。

2.1.3溫度

壓鑄時(shí)的溫度包括澆注溫度和壓鑄模型腔表面溫度。澆注溫度過(guò)高，合金液易氧化，形成氧化夾渣；晶粒粗大，惡化結(jié)晶組織；含氣量增加，壓鑄件厚壁處易形成針孔、縮孔，表面形成氣泡，降低力學(xué)性能；而且高溫合金液會(huì)加快對(duì)模具型腔的腐蝕。澆注溫度過(guò)低，合金液易產(chǎn)生成分偏析，壓鑄件則存在硬質(zhì)點(diǎn)，造成加工困難；而且粘度增大，流動(dòng)性降低，成形困難，容易形成冷隔、流紋、澆注不足等缺陷。為保證溫度穩(wěn)定，坩堝內(nèi)合金液應(yīng)不少于1/3，決不能使合金液在坩堝內(nèi)凍結(jié)?？梢赃x擇被覆劑也叫坩堝涂料進(jìn)行噴涂，保證坩堝內(nèi)合金液的流動(dòng)及保護(hù)坩堝內(nèi)腔，在保證壓鑄件成形的條件下，應(yīng)選用較低的填充速度和澆注溫度以減少壓鑄件氣孔及延長(zhǎng)壓鑄模壽命。

壓鑄模型腔表面溫度過(guò)高，壓鑄件易產(chǎn)生表面氣泡、粘模等缺陷；該溫度過(guò)低，壓鑄件易產(chǎn)生欠鑄、破裂、流紋、冷隔等缺陷。冷模具壓鑄輕合金比200℃壓鑄應(yīng)力增加35％。壓鑄模型腔表面溫度一般要求在200～300℃之間，以壓鑄件容易取出時(shí)的溫度為佳。選用性能穩(wěn)定的壓鑄脫模劑也是必要的，在保證產(chǎn)品快速脫模的情況下，提高鑄件表面的光潔度，降低鑄件的缺陷率。

2.1.4 時(shí)間

壓射時(shí)間由慢壓射時(shí)間(<10 s)、快壓射時(shí)間(0.01～0.2s)、增壓時(shí)間(0.02～0.04 s)、持壓時(shí)間(<10s)、留模時(shí)間(<30s)組成。在生產(chǎn)中通常把持壓時(shí)間和留模時(shí)間合在一起進(jìn)行控制和優(yōu)化，簡(jiǎn)稱持壓、留模時(shí)間，足夠的持壓、留模時(shí)間是壓鑄件在開(kāi)模和頂出時(shí)不產(chǎn)生變形或拉裂的必要條件。

2.2 模具的正確使用與維護(hù)

模具是保證壓鑄件尺寸符合圖紙要求的關(guān)鍵因素，同時(shí)影響到壓鑄件的表面粗糙度和內(nèi)在氣密性。在壓鑄生產(chǎn)的過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)壓鑄件是否拉傷、裂紋及脫模效果，適當(dāng)增大拔模斜度和鑄造圓角；根據(jù)產(chǎn)品的壓鑄性能和加工面上氣孔出現(xiàn)的多少，完善溢留槽、排氣槽的分布和設(shè)計(jì)，優(yōu)化澆注系統(tǒng)，盡量縮短合金液的流程，把氣孔安排在無(wú)氣密性要求的非加工部位。因?yàn)闈沧⑾到y(tǒng)決定合金液填充型腔的路徑和狀態(tài)，對(duì)于減少氣孔和雜質(zhì)，獲得組織致密的壓鑄件有重要作用；及時(shí)更換變形、彎曲、斷裂的型芯、復(fù)位桿、滑塊等易損件以保證壓鑄件尺寸合格；壓鑄件上頂桿凹陷深度≤0.4mm，非加工面凸出≤0.2mm，待加工面凸出≤1.0mm，若不在此范圍應(yīng)及時(shí)調(diào)整頂桿長(zhǎng)度以避免壓鑄件缺陷；模具分型面和滑塊、抽芯等活動(dòng)部位易形成飛邊、毛刺，當(dāng)無(wú)特殊要求時(shí)應(yīng)盡量減少。

壓鑄模硬度選擇原則：zn、Sn、Pb合金用模具鋼硬度為HRC50～55；Al、Mg合金用模具鋼硬度為HRC42~48，其中3Cr2w8V硬度宜用HRC42～46，H13硬度宜HRC44～48；cu合金用模具鋼硬度為HRC38～42。當(dāng)壓鑄模硬度下降至HRC30時(shí)，要設(shè)法修復(fù)，如滲氮、滲硼、滲鋁、滲硫、碳氮共滲、碳氮硫共滲、軟氮化，因?yàn)閱适П砻嬗捕缺葰堄鄳?yīng)力更易導(dǎo)致熱裂紋的出現(xiàn)。壓鑄模具首次5000模、以后每10000模后應(yīng)進(jìn)行去應(yīng)力回火處理1次以延長(zhǎng)其壽命。

3 結(jié)語(yǔ)

壓鑄生產(chǎn)是較為復(fù)雜的過(guò)程，涉及到壓鑄模設(shè)計(jì)與制造、壓鑄機(jī)參數(shù)的調(diào)整、壓鑄合金及熔煉、壓鑄工藝與模具使用、毛坯件去毛刺及其表面處理等，這些都與壓鑄件的質(zhì)量密切相關(guān)。在壓鑄生產(chǎn)中，過(guò)程決定結(jié)果，良好的過(guò)程管理會(huì)導(dǎo)致穩(wěn)定的產(chǎn)品質(zhì)量，受控的批量生產(chǎn)將帶來(lái)規(guī)模化的經(jīng)濟(jì)效益。