铝合金缸体压铸工艺探讨

张明明

摘要：基于铝合金材料轻、高性能、易加工等特点，广泛应用于工业的制造。为了进一步提高铝合金发动机的品质，有必要分析压铸工艺，改进和优化现有技术缺陷，同时不影响发动机气缸壳体的品质，最终确保气缸的接收无品质问题。

关键词：铝合金;缸体;压铸

1 引言

由于大规模建造，铝合金的使用在以前的水平上又上升了一个阶段，对制品品质提出了新的要求。因此，对铝合金压铸模具的要求也将更高，铝合金压铸模具的使用寿命是一项重要的标准。通过标准化检验方式，保证模具生产制品品质的稳定性是检验模具品质的一个重要指标。压铸模具的使用寿命也是一个对压力铸造企业的经济效益有影响的重要因素，所以延长铝合金的压铸模具寿命是铝行业的共同愿望。

2 铝合金缸体压铸工艺特点

当液体或半液体金属材料在压力下进入压铸模型腔中，然后施加压力迫使金属液体快速硬化，缸体制品在高压下成型。目前基于压力的加压铸造方法包括，在压力下倒入热室，其中有必要在充满冲击压力的熔炉中安装压力喷射系统，允许将金属液体转移到熔炉中，最后使用烤制系统的鹅颈进入压铸模型腔内。后者必须将容纳金属液的熔炉与压机分离 - 在制冷室的机器中，手动或自动将金属液体放在泵室压机 - 机器中设置带冲击压力的压力，让金属液体进入压铸模型腔 - 模具进行密封。这两种压力铸造技术都比热腔中的压力更有效，但压铸铝合金是通过将压力浇注选在制冷室中制成。整个压铸过程需要很短的时间，当模具充满金属增压溶液时，对增压溶液进行成型，使发动机缸体的铸造密度更高，使其的强度和硬度达到专业水平。此外，在高压的影响下，金属液体的填充能力进一步提高，可以有效地填充零件，使铸造精度和表面品质进一步提高，在生产效率上也有很大的优势。低碳节能理念的提出后，铝合金的铸造越来越受到重视，铝合金钢瓶的铸造技术日趋成熟，铸造正逐步向精密尺寸、复杂模具铸造等方向发展。

3 铝合金缸体压铸工艺

3.1合理設计压铸件壁厚

壁厚是压铸工艺中一个具有特殊意义的因素，壁厚与整个工艺规范有着密切的关系，如填充时间的计算、内浇口速度的选择、凝固时间的计算、模具温度梯度的分析、压力（最终比压）的作用、留模时间的长短、铸件顶出温度的高低及操作效率;设计壁厚太厚會出现缩孔、砂眼、气孔、内部晶粒粗大等外表面缺陷，使得机械性能下降，零件质量增加导致成本上升;设计壁厚太薄会造成铝液填充不良，成型困难，使铝合金溶解不好，容易出现铸件表面填充困难、缺料等缺陷，并给压铸工艺带来困难;压铸件随气孔的增加，其内部气孔、缩孔等缺陷增加，故在保证铸件有足够强度和刚度的前提下，应尽量减小铸件壁厚并保持截面的厚薄均匀一致。

3.2 工艺参数及设备选用

根据自身结构特点及技术要求，选取合适的压铸机进行生产，结合以往铸件产品的生产经验，发现若模具结构、工艺参数选用不当，容易造成压铸过程中液态金属填入速度过快，型腔内气体无法完全排除，从而造成成品中伴有气孔及氧化夹杂物等缺陷，因此降低了铸件品质。可以看出合理的工艺参数的选择是确保铸件质量的先决条件。由于薄壁件壳体铸件的表层致密层一般仅为0.8 mm，为防止过加工，导致中心组织较疏松，降低壳体性能或耐压能力，因此在模具设计中采用定位销配合定位，进而将机加工量减小到0.5 mm范围了，不仅提高了铸件内在品质，同时节约了机加工时间。运用MAGMA软件在模具设计前期进行模流分析，模拟铸件凝固过程的数值，以及预测缺陷区域。

3.3模具加工工艺

模具的材料可以选用高碳或者高合金钢，但采用的锻造工艺必须合理，这样才能成型一块合格的模块毛坯。用高碳或者高合金钢做成的模具导热性较差，所以在加工的过程中应当注意对钢材的加热速度要慢，而且要保证受热均匀，在温度合适的情况下考虑锻造比。在模具的加工阶段，应当严格保证尺寸过渡处的圆角半径，圆弧与直线相接处光滑，不能有棱角和尺寸偏差。若模具加工过程中，切割品质太差，可能会导致模具在圆角内侧出现过大的应力挤压，而使模具不合格，另还可能导致模具的脱碳层不能被完全切掉，而使模具的寿命减少。要减少出现此类现象，需要在切割工作结束以后，用电解或者是机械研磨的方式去除模具表面的不合格部分，例如白亮层或者是需要显微镜才能观察到的细小裂纹。在在电火花加工或研磨工序完成以后，再对模具进行一次低温回火，进一步稳定异常层，阻止细小裂纹再度扩展。

3.4模具表面强化处理

对模具的表面进行特殊处理，提高模具的强度，减少模具在使用过程中的磨损和外物侵蚀，这样可以减少裂纹的出现，延后裂纹出现的时间，由此提高模具的使用寿命。常见的表面强化工艺有模具表面渗氮、渗碳等，这些工艺可以有效减少模具在使用过程中的磨损和腐蚀。随着科学技术的发展，近年来，热喷涂、物理化学沉积、PVD、离子辅助喷涂等高科技工艺，开始普遍应用于模具的表面强化工艺。但是新工艺毕竟出现的时间不够长，而压铸模具受损的原因多种多样，在进行模具表面强化的过程中，仅仅使用单一的强化涂层或工艺，很难抵抗所有的模具损坏形式，因此，必须对工序进行合理的组合以及对处理顺序进行合理的安排。就现有的模具表面强化的工艺来说，足以应对一般的模具损坏，企业的选择有很多，大可选择经济实用的形式。

3.5模具使用

铝合金压铸模具使用前，应该对压铸模具进行充分的预热，以避免在使用过程中出现龟裂和裂纹。加热的方式也有很多，例如煤气天然气、电加热或者慢压射压铸等，这些方法都很实用，可以很大层度上减少模具的应力变化，防止模具快速龟裂，延长模具使用寿命。

4 总结

压力铝合金的铸造是现代工艺的一个极其复杂的操作系统，因此，在压力铸造铝合金时将表现出更独特的特点。铝合金铸件的压模一般是在高压煅烧和金属冶炼的作用下形成的，使用时不易与外部的压力相适应。

参考文献

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