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

一、鋁合金壓鑄技術(shù)概述

鋁是地殼中分布最廣、 儲量最大的金屬元素，且鋁材屬于可再利用資源，有利于環(huán)境保護(hù)。純鋁呈銀白色，其熔點低，導(dǎo)電、導(dǎo)熱性好，耐腐蝕。鋁合金密度低、 比重小、比強(qiáng)度大、導(dǎo)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 最大的一類有色金屬結(jié)構(gòu)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(yīng)用于各行各業(yè)，如發(fā)動機(jī)等;利 用質(zhì)量輕的優(yōu)勢可以應(yīng)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(qiáng)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)不可替代的金屬材料。

二、鋁合金壓鑄零件的質(zhì)量缺陷及改善措施

1、氣孔

氣孔是指在壓鑄件內(nèi)部或表面出現(xiàn)的大小不等的孔眼、空穴，鋁合金壓鑄件有光滑的表面，形狀多為圓形。氣孔的產(chǎn)生會導(dǎo)致壓鑄件硬度不足和影響表面美觀。

（1）壓鑄箱體螺栓孔周邊的氣孔現(xiàn)象

壓鑄鋁合金箱體上有很多螺栓孔、油孔以及各種安裝孔，這些直接影響發(fā)動機(jī)的裝配質(zhì)量和使用性能，在壓鑄過程中需要嚴(yán)格控制其質(zhì)量。

（2）產(chǎn)生原因

鋁合金箱體壓鑄時由于液態(tài)金屬充填型腔速度高，模具型腔內(nèi)的氣體不易排出，容易殘留在鋁液中，鋁液冷卻凝固后殘留的氣體在鑄件內(nèi)形成很小的氣泡，即氣孔。

在鋁合金壓鑄生產(chǎn)過程中， 鋁液澆注的溫度一般在660℃左右，但是在這個溫度下鋁液中含有大量的氣體(主要氫氣)，氫氣在鋁合金的溶解度與 溫度密切相關(guān)，在此溫度下氣體含量約為0.69cm3/100g氣體的含量大約是常態(tài)下19-20倍，所以鋁合金凝固之后， 這些氣體會大量析出導(dǎo)致鋁合金鑄件存有大量的氣孔。另外，因工藝造成的卷氣、 離型劑發(fā)氣引起的氣孔也能占到相當(dāng)?shù)谋壤?/p>

（3）改善措施

模具的排氣通道設(shè)計存在一定的結(jié)構(gòu)問題或排氣孔排氣不順暢，在壓 鑄過程中就會導(dǎo)致模具腔內(nèi)的氣體無法完全排除。澆鑄系統(tǒng)設(shè)計也需要確認(rèn)截面積是否逐漸減小。在鋁合金熔煉過程中保證精煉質(zhì)量的有效措施。 選擇適當(dāng)?shù)木珶拕磻?yīng)時氣泡均勻不斷地產(chǎn)生，然后通過物理吸附與鋁液中雜質(zhì)進(jìn)行有效地接觸并帶至表面。調(diào)整工藝， 適當(dāng)?shù)慕档偷退伲淮_認(rèn)離 型劑噴涂是否過多。基于以上原因可考慮使用真空壓鑄。

另外， 在有加工工序的螺栓孔周圍的氣孔，小于螺紋長度1/3， 且不在螺紋區(qū)域，對扭矩沒有影響，不會影響其使用性能，可以不用解決該處的氣孔問題。

2、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(gòu)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(jié)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(dāng)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最好在0.81.0%之間。錳和鉻在壓鑄鋁合金中，錳和鉻往往是被當(dāng)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(qiáng)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(jìn)入壓鑄件；二次氧化物是指在轉(zhuǎn)運(yùn)、澆注中，形成紊流而與空氣接產(chǎn)生的氧化物進(jìn)入壓鑄件。

（3）改善措施

嚴(yán)格控制鋁錠的成分， 尤其是重金屬的含量不能超標(biāo)，在來料檢驗時必須嚴(yán)格要求。另外，對熔煉爐要進(jìn)行定期的爐床清理，在澆包轉(zhuǎn)運(yùn)鋁水時，盡量減小震蕩， 一是可以避免重金屬氧化物進(jìn)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(jìn)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。在澆包轉(zhuǎn)運(yùn)時要平穩(wěn)，避免濺起。在澆注時要控制低速，避免推進(jìn)時形成紊流。

3、縮孔

縮孔是指壓鑄件厚截面處出現(xiàn)形狀不規(guī)則的孔洞， 孔的內(nèi)壁粗糙。甚至可導(dǎo)致壓鑄件內(nèi)局部出現(xiàn)蜂窩狀組織，影響鑄件強(qiáng)度。產(chǎn)品加工面孔洞外露。壓鑄鋁合金產(chǎn)品的外表面，有一層相當(dāng)致密的組織， 而工件內(nèi)部會因為縮松現(xiàn)象出現(xiàn)一些細(xì)小的孔洞， 如果加工量超過了致密層的厚度，孔洞就會明顯增加。

（1）產(chǎn)生原因

在壓鑄過程中鋁液被壓入并充滿型腔后鋁液開始凝固， 由于模具表面 的溫度較低并且伴有水冷，鋁液先從與模具接觸的表面開始凝固，在最外面先形成一層硬殼， 然后逐漸向內(nèi)開始凝固。鋁液隨著溫度的降低逐漸收縮體積變小，但鑄件的外表面已經(jīng)形成了一層密封的硬殼，所以隨著鋁液 的逐漸凝固，在最后凝固的位置會形成一些中空的空間，即縮孔。過大的壁厚造成內(nèi)部冷卻凝固速度慢，液態(tài)金屬充滿型腔后，在收縮過程中得不到 足量補(bǔ)充，容易發(fā)生在厚薄不均的鑄件上。

（2）改善措施

消除縮孔的方法可通過減少縮孔所在區(qū)域的壁厚， 使其能夠快速均勻的凝固來實現(xiàn)， 也可通過對鑄件和模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化來實現(xiàn)。有時由于某區(qū)域的功能和結(jié)構(gòu)原因， 壁厚無法減薄， 可以考慮增加鑄件加工預(yù)制孔深度來改變加工區(qū)域。從工藝角度來說，在該區(qū)域的模具上增加冷卻水路， 加強(qiáng)冷卻， 加快鋁液的凝固速度，以減小縮孔的體積，并把縮孔控制在非重要區(qū)域；還可以增加壓力提升組織的致密性。縮孔與氣孔一般不能100%的消除， 只能去減少或轉(zhuǎn)移，甚至有時只是改變加工出現(xiàn)縮孔的問題。

4、裂紋

鋁合金壓鑄件的基體被破壞或斷開，形成細(xì)長的縫隙 (長度可達(dá)50mm， 呈直線狀或波浪形的紋路等不規(guī)則形狀，在外力作用下有延伸的趨勢，這種缺陷稱為裂紋。

（1）產(chǎn)生原因

合金成分異常(如鎂含量過高)， 提高了粘模性，在頂出時拉模嚴(yán)重出現(xiàn)裂紋；在合金成分不變的前提下，溫度較高的狀態(tài)也是會產(chǎn)生裂紋，且周圍 的組織有明顯的縮松現(xiàn)象。在冷卻凝固時，由于冷卻順序不同，外部的區(qū)域 首先收縮對該處產(chǎn)生向外的拉應(yīng)力，在縮松的部位造成裂紋。

（2）改善措施

正確控制合金成分，在某些情況下可在合金中加純鋁錠以降低合金中 含鎂量或鋁合金中加鋁硅中問合金以提高硅含量；為緩解模具過熱，在該處模具內(nèi)增加冷卻水路，通過水冷來降低該區(qū)域的模具溫度，保持模具熱 平衡；改變鋁合金壓鑄件結(jié)構(gòu)，加大圓角，改變起模斜度，減小出模難度，減少壁厚差；變更或增加頂出位置，使頂出受力均勻， 消除局部受力過大。

5、拉傷

沿開模方向鑄件表面呈線條狀的拉傷痕跡，有一定深度，嚴(yán)重時為整面拉傷；金屬液與模具表面粘和，導(dǎo)致鑄件表面缺料。

（1）產(chǎn)生原因

模具型腔表面有損傷；出模方向無斜度或斜度過小；頂出不平衡；模具松動；澆注溫度過高或過低，鋁合金壓鑄件模具溫度過高導(dǎo)致合金液粘附；脫模劑使用效果不好；鋁合金成分含鐵量低于0.8%；冷卻時間過長或過短；壓鑄機(jī)平行度差。

（2）改善方式

修理模具表面損傷；修正斜度，提高模具表面光潔度；調(diào)整頂桿，使頂出力平衡；緊固模具；控制合理的澆注溫度和模具溫度180-500℃；更換脫模劑或用防拉傷涂料；調(diào)整鋁合金含鐵量；調(diào)整冷卻時間；修改內(nèi)澆道，改變鋁液方向；調(diào)整壓鑄機(jī)平行度。