鋁合金筒體鑄件的低壓鑄造工藝優(yōu)化研究

劉鑫漢

（中信戴卡股份有限公司 河北秦皇島 066000）

1 引言

低壓鑄造是指將用于鑄造鑄件的液態(tài)金屬利用氣壓的作用壓入鑄件的模型中，待金屬冷卻后直接形成所要的鑄件的方式。鋁合金中應用廣泛的型號是ZL101l型，但是這種鋁合金在進行低壓鑄造時經(jīng)常出現(xiàn)裂紋、損傷等現(xiàn)象，導致鑄件中存在缺陷。因此，改進低壓鑄造的工藝，使其適應ZL101l型鋁合金的特性是很有必要的。

2 工藝流程

為了測試ZL101l型鋁合金在低壓鑄造工藝下存在的問題，我們使用ZL101l型鋁合金，使用低壓鑄造的工藝進行鋁合金筒體的鑄造。筒體的直徑、高度等相關數(shù)據(jù)均參照標準的數(shù)據(jù)。鑄件的冷卻由鑄件的自身散熱完成。液態(tài)鋁合金的澆灌通道設置在筒體的中心位置，液態(tài)金屬的澆灌順序則是由下至上，采用這種澆灌方式，可保證筒口與筒底先凝固，而筒體的中部最后凝固，有助于增強鑄件的強度。在鑄件模型容易冷卻的部位設置冷卻涂料，冷卻涂料可以有效防止因金屬冷卻造成的快速收縮現(xiàn)象。

對于采用低壓鑄造的鋁合金鑄件來說，液態(tài)金屬在冷卻時將氣體順利排出筒體是保證鑄件合格率的關鍵。鋁合金筒體鑄件的表面積較小，排氣能力較差，為了保證鑄件冷卻過程中能夠順利排氣，在鑄件模型的表面設置了一些排氣槽，以使鑄件內(nèi)的氣體能夠快速排出，保證鑄件的質(zhì)量。

在進行低壓鑄造時，鑄件的溫度是決定鑄件質(zhì)量和使用壽命的重要指標。如果鑄件模型在冷卻時的溫度過低，就會產(chǎn)生裂紋等現(xiàn)象，導致鑄件變脆，機械強度下降；如果溫度過高，則表面會產(chǎn)生橫紋，使鑄件在使用時與其他部位的摩擦力增加，加速鑄件的磨損，降低鑄件的使用壽命。

一般來說，合金類鑄件的模具溫度應控制在230℃左右為宜。除了模具溫度外，澆注溫度也是需要控制的另一個重要指標。澆注溫度受合金的種類、鑄件的形狀、鑄件的大小等因素影響，如果澆筑溫度過低，液態(tài)金屬在鑄件模型內(nèi)的流動不足，影響鑄件的冷卻，導致鑄件出現(xiàn)質(zhì)量分布不均勻，影響鑄件的質(zhì)量。因此對于低壓鑄造來說，澆注溫度是需要控制的關鍵。澆注溫度一般與金屬的熔點正相關，鋁合金筒體的澆注溫度一般控制在670℃。

開始澆注前，需要在筒體鑄件模型的內(nèi)部涂刷特定的防沖擊涂料，這種涂料可減緩液態(tài)金屬進入鑄件模型時對鑄件模型產(chǎn)生的沖擊，使?jié)仓^程能夠平穩(wěn)進行，避免因液態(tài)金屬與鑄件模型內(nèi)壁產(chǎn)生摩擦或沖擊而影響液態(tài)金屬在模型內(nèi)的分布。升液管應選擇陶瓷升液管，倘若受條件限制，也可選擇鑄鐵升液管。模具應使用液態(tài)鋁加熱，在加熱之前，應先將模具用甲烷火焰預熱一段時間。

3 鑄件缺陷的原因和預防措施

3.1 裂紋

裂紋是鑄件制作初期在底部出現(xiàn)的細小裂紋，裂紋的形成與液態(tài)金屬的溫度和保壓時間有關，若澆筑時液態(tài)金屬溫度過高或保壓時間過短，就會在冷卻完畢后產(chǎn)生裂紋。鋁合金筒體的澆注溫度應控制在670℃左右，保壓時間至少為70小時。

3.2 開口缺陷

開口缺陷主要由模具溫度低、澆注溫度低和氣體加壓壓力過低造成，開口缺陷通常出現(xiàn)在鑄件模具的開口處會對鑄件與其他部件的銜接造成影響。此外，加壓過程中液態(tài)鋁的氣體含量過高，也會在冷卻后期產(chǎn)生開口缺陷。對于開口缺陷的控制，首先是保證鑄造過程中的溫度，其次是注意對模具的排氣，在熔煉液態(tài)鋁時，應注意對液態(tài)鋁熔煉過程中的精煉和扔渣操作的控制，保證所熔煉的液態(tài)鋁的純度。

3.3 凸筋拉傷

凸筋拉傷或偏離是鋁合金鑄件在進行開模操作時容易出現(xiàn)的一種缺陷，凸筋拉傷或偏離會直接導致鑄件報廢。一般來說，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是在開模時模具左右兩側受力不均勻，改變鑄件的形態(tài)，造成凸筋拉傷。在進行開模操作時，首先應將模型傾斜放置，其次在模具的左右兩端安置規(guī)格相同的墊塊，最后在打開模具時要注意模具兩側同時受力，避免模具因受力不均勻產(chǎn)生凸筋拉傷的現(xiàn)象。

4 結論

鋁合金筒體在機械生產(chǎn)中有著廣泛的應用，而低壓鑄造工藝是制造金屬鑄件是常用的手段。本文對鋁合金筒體中低壓鑄造工藝進行了研究，闡述了使用低壓鑄造技術鑄造鋁合金筒體的工藝流程，并對鑄造過程中出現(xiàn)的問題進行了分析，制定了解決方案。希望本文的研究內(nèi)容能夠為提升鋁合金的低壓鑄造水平提供參考。