不同鑄造工藝下的鑄鋁件對比分析-鑄鋁廠家

鋁合金因輕量化、舒適、美觀、耐用、節(jié)能、保護(hù)環(huán)境、降低綜合成本等綜合性能已逐漸成為汽車工業(yè)現(xiàn)代化和輕量化的首選材料，以鋁合金代替鋼鐵材料，最大限度地減輕汽車的自重也就成為當(dāng)前世界各國的研究熱點(diǎn)，汽車用鋁合金主要分為鑄造鋁合金和變形鋁合金，鑄造鋁合金主要應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體、氣缸蓋、曲軸箱、輪轂、機(jī)油盤零件等。

今天青島鑄鋁廠家就說一說在不同的鑄造工藝下得到的鑄鋁件有什么不同。

1、重力鑄造

鋁合金重力鑄造是指鋁液在地球重力作用下注入鑄型的工藝，該工藝的鋁液通常是采用手工倒入澆口，依靠金屬液的自重充滿型腔、排氣、冷卻、開模到得到樣品，其工藝流程一般為：鋁液熔煉、澆料充型、排氣、冷卻、開模、清產(chǎn)、熱處理、加工。

重力鑄造又分為：樹脂砂型澆鑄、金屬型（鋼模）澆鑄、消失模澆鑄等。現(xiàn)在應(yīng)用最多的是金屬模（鋼模）澆鑄，其模具采用耐熱合金鋼制作而成，澆鑄出來的鑄鋁件強(qiáng)度、尺寸、外觀等都高于其他鑄造工藝的鑄件。

鋁合金重力澆鑄件的特點(diǎn)為：

產(chǎn)品表面光潔度不高，拋丸后易產(chǎn)生凹坑。

鋁鑄件內(nèi)部氣孔少，可進(jìn)行熱處理。

產(chǎn)品致密性低、強(qiáng)度稍差，但延伸率高。

模具成本較低，模具使用壽命長。

生產(chǎn)效率低，從而增加了生產(chǎn)成本。

工藝較簡單，不適合生產(chǎn)薄壁件。在產(chǎn)品選擇何種工藝生產(chǎn)的時(shí)候，主要根據(jù)鑄鋁件的壁厚做選擇，產(chǎn)品壁厚大于8mm 時(shí)，壓鑄會造成很多的氣孔存于壁內(nèi)，故而壁厚較厚的產(chǎn)品可以選擇重力鑄造工藝完成。

重力鑄造現(xiàn)場

2、低壓鑄造

低壓鑄造一般以壓縮空氣為動(dòng)力，也可以是惰性氣體，將壓縮氣體通入密閉容器（坩堝），作用在保持一定澆注溫度的合金液面上，造成密封容器內(nèi)與型腔內(nèi)的壓力差，使金屬液從在較低的壓力 0.01－0.05MPa 下在密閉容器中沿著升液管自下而上流經(jīng)升液通道、鑄型澆口，平穩(wěn)填充型腔。待金屬液充滿型腔之后，增大氣壓，在壓力作用下，金屬液從上而下冷卻、結(jié)晶、凝固，在凝固過程中不斷有金屬液補(bǔ)充。然后撤掉密閉容器內(nèi)的壓力，讓升液管、澆道內(nèi)還沒有凝固的金屬液依靠自身重力回落到密閉容器中，完成一個(gè)循環(huán)。整個(gè)過程的壓力、時(shí)間、速度、溫度等都可控。與高壓鑄造相比，所受壓力大小不同，液態(tài)金屬流動(dòng)方向不同。

低壓鑄造機(jī)

低壓鑄造優(yōu)點(diǎn)：

純凈金屬液充型，提高了鑄件的純凈度。由于熔渣一般浮于金屬液表面，而低壓鑄造由坩堝下部的金屬液通過升液管實(shí)現(xiàn)充型，徹底避免了熔渣進(jìn)入鑄型型腔的可能性。

金屬液充型平穩(wěn)，減少或避免了金屬液在充型時(shí)的翻騰、沖擊、飛濺現(xiàn)象，從而減成少了氧化渣的形成。

鑄鋁件成型性好，金屬液在壓力作用下充型，可以提高金屬液的流動(dòng)性，有利于形成輪廓清晰、表面光潔的鑄件，對于大型薄壁鑄件的成型更為有利。

鑄鋁件在壓力作用下結(jié)晶凝固，能得到充分地補(bǔ)縮，鑄件組織致密。

提高了金屬液的收得率，一般情況下不需要冒口，并且升液管中未凝固的金屬可回流至坩堝，重復(fù)使用，使金屬液的收得率大大提高，收得率一般可達(dá) 90%。

生產(chǎn)操作方便，勞動(dòng)條件好，生產(chǎn)效率高，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。

因?yàn)榈蛪鸿T造充型平穩(wěn)，液流和氣流的方向一致，故氣孔、夾渣等缺陷少；組織致密，鑄件力學(xué)性能高；充型能力強(qiáng)，有利于形成輪廓清晰、表面光潔的鑄件，故重要的鋁合金鑄件常采用低壓鑄造。

低壓鑄造缺點(diǎn)：

裝備和模具投資較大；在生產(chǎn)鋁合金鑄件時(shí)，坩堝和升液管長期與金屬液接觸，易受侵蝕而報(bào)廢，也會使金屬液增鐵而性能惡化。

3、高壓鑄造

高壓鑄造，就是我們常說的壓鑄，是指將熔融或半熔融的金屬以高速壓射入金屬鑄型內(nèi)，并在壓力下結(jié)晶的鑄造方法。常用壓射壓力為 30～70MPa，充填速度約為 0.5～50 m/s，充填時(shí)間為 0.01～0.2 s。它是將金屬液倒入壓室，使金屬液在高速下填充模具型腔后在高壓下結(jié)晶凝固形成鑄件的過程。高壓、高速是高壓鑄造的主要特點(diǎn)，金屬液凝固時(shí)承受的壓力高達(dá)40-120MPa。具有表面光潔度好，尺寸穩(wěn)定、可直接成型薄壁結(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也有產(chǎn)生氣孔、一般不能熱處理、運(yùn)行成本高等缺點(diǎn)。

高壓鑄造過程

鋁合金高壓鑄造的特點(diǎn)為：

產(chǎn)品表面光潔度好，一般可達(dá) Ra6.3 甚至可達(dá) Ra1.6。

不可熱處理（真空高壓鑄造除外）。

產(chǎn)品氣密性高，鑄件強(qiáng)度和表面硬度高，但延伸率低。

模具成本較高，使用壽命短。

生產(chǎn)效率高。

可生產(chǎn)薄壁件，加工余量小。

高壓鑄造的優(yōu)點(diǎn)：

生產(chǎn)率高，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，可以生產(chǎn)形狀復(fù)雜的薄壁鑄件。壓鑄鋅合金壁厚僅為 0.3mm，壓鑄鋁合金壁厚約為 0.5mm，鑄出孔徑為 0.7mm。

鑄鋁件尺寸精度高，表面粗糙度值小。壓鑄件尺寸公差等級可達(dá) CT3～CT6，表面粗糙度一般為 Ra0.8～3.2μm。

壓鑄件中可嵌鑄零件，既節(jié)省貴重材料和機(jī)加工工時(shí)，也替代了部件的裝配過程，可以省去裝配工序，簡化制造工藝。

高壓鑄造的缺點(diǎn)：

壓鑄時(shí)液體金屬充填速度高，型腔內(nèi)氣體難以完全排除，鑄件易出現(xiàn)氣孔和裂紋 及氧化災(zāi)雜物等問題，壓鑄件通常不能進(jìn)行熱處理。

壓鑄模的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造周期長，成本較高，不適合小批量鑄件生產(chǎn)。

壓鑄機(jī)造價(jià)高、投資大，受到壓鑄機(jī)鎖模力及裝模尺寸的限制，不適宜生產(chǎn)大型壓鑄件。

合金種類受限制，目前適合壓鑄的合金只有鋅、錫、鉛、銅、鎂、鋁等六種等有色合金。

下表歸納了一些高壓和低壓鑄造的特點(diǎn)，對比分析了兩種工藝的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。從中可以看到，無論是低壓鑄造還是高壓鑄造，都存在明顯的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，選擇哪一種工藝需要針對各自的需求（設(shè)計(jì)能力、應(yīng)用場景、資金預(yù)算、產(chǎn)品數(shù)量、設(shè)備能力、工程開發(fā)能力、后續(xù)加工能力）選擇適合自己產(chǎn)品的，發(fā)揮工藝的優(yōu)勢、采取彌補(bǔ)措施降低缺點(diǎn)帶來的不利因素。

從目前市場上來看，在電機(jī)殼體、端蓋，控制器殼體的應(yīng)用上，無論是高壓還是低壓，都已經(jīng)有實(shí)際產(chǎn)品在應(yīng)用了。選擇符合自身實(shí)際情況和設(shè)計(jì)要求的工藝才是重點(diǎn)。

4、高真空高壓鑄造：

真空高壓鑄造是將型腔中的氣體抽出，金屬液在真空狀態(tài)下充填型腔，因而卷入的氣體少，鑄鋁件的力學(xué)性能高，且真空壓鑄繼承和保持了普通壓鑄法的優(yōu)點(diǎn)。高真空壓鑄法是近年來在普通真空壓鑄基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新成形技術(shù)，其特點(diǎn)是模具型腔中的真空度達(dá)91kPa以上，生產(chǎn)的鑄件可焊接，可熱處理。

以ZL101合金為例，ZL101高真空壓鑄試樣的力學(xué)性能比普通壓鑄有較大的提升，尤其是韌度顯著增高，抗拉強(qiáng)度，伸長率分別比普通壓鑄提高約17.16%、71.98%；但經(jīng)T6熱處理后，抗拉強(qiáng)度比鑄態(tài)下提高了7.68%，伸長率卻下降了6.78%。

開發(fā)高真空壓鑄技術(shù)，充分發(fā)揮壓鑄的技術(shù)及成本優(yōu)勢，生產(chǎn)高強(qiáng)度、高韌性的鋁壓鑄件來取代汽車中的一切保安件是未來鑄造技術(shù)的研發(fā)方向。

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