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高真空压铸技术及其应用
2022-02-11  阅读

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  【康沃真空网】高真空压铸技术是指在金属填充压铸模型腔的过程中,利用真空源排出压铸模型腔内部的空气使之真空度达到90kPa以上(绝对压力10kpa以下)的一种压铸成形技术。高真空压铸的优点是能减少铸件内部气孔,提高材料的力学性能,适合于高强度高韧性、复杂薄壁零件的生产,特别是在汽车受力件的制造上具有很强的技术和效率优势。

  1 高真空压铸工艺概述

  压铸工业史上,真空压铸的首次尝试出现在1872年,由于条件不成熟,实际应用效果不大,没有几年就停止了。1932年,L.Fromer归纳了两种基本方案,一个是直接从模具排气道抽气,另一种是将模具直接置于真空箱内部,但最终都因真空系统难于实现而放弃。50年代,真空压铸出现复苏迹象。各国竞相研发,取得一些技术的突破,但是因一些技术难题以及高昂的成本又步入低潮。

  高真空压铸是指压铸模型腔内的真空度达到90kPa以上的压铸方法,其实现方法有三种:一是Vacural法,由德国Muller-Weingarten公司和Vaw公司联合研发;二是MFT法,由德国的Alcan-BDW公司推出,还有一种Vacuum Golve Box法,由日本雅马哈公司开发。

  Vacural法是通过升液管将压室和熔化炉直接连通,金属铝液通过抽真空的方式被吸入到压室内,当真空度达到预定值时再压射成形。Vacural法缺点是需要专用压铸机,且价格昂贵,加上受专利技术的保护,应用受到限制。

  MFT(Minimum Fill Time)法只需要采用普通的压铸机,其工作原理首先抽取压铸模型腔中的空气,使型腔内真空度到90kPa以上,然后利用多浇道以及大面积的内浇口迅速将金属铝液充填型腔。

  Vacuum Golve Box法是将整个模具放置在一个密封罩里面,并设置几个抽气回路来抽取密封罩内模具中的空气,确保压铸模型腔中的高真空度。

  2 高真空压铸技术的应用

  近年来,中国汽车工业迅速崛起,由于压铸产业与汽车工业的高度关联,再加上电梯梯级、摩托车、五金、建筑、电子通信等行业对压铸件的需求不断增加,使得国内压铸产业也获得了蓬勃发展。但从全球经济发展趋势看,全球资源的日趋紧张和全球气候变暖对汽车行业提出了更高的要求,低碳环保的理念更加深入人心,因此汽车的节能减排是实现汽车工业可持续发展的重要目标。

  汽车轻量化是汽车实现节能减排的重要方法之一,目前以铝代钢的轻量化技术是汽车发展的一个重要方向。全世界汽车工业的用铝量占总的铝消费量的30%以上,居于首位,就中国而言,汽车工业用铝量占比达到28%,仅次于建筑行业用铝量。而压铸作为铝合金的主要成形方法之一,如何充分发挥压铸的技术、效率及成本优势,特别是利用压铸方法生产高性能、高质量的铝合金压铸件是工业发达国家竞相研发和推广应用的技术领域之一。

  3 高真空压铸技术的优势

  虽然压铸技术具有效率、性能、成本的综合优势,但压铸成形过程中由于金属液高速喷射填充型腔,型腔中的气体来不及排出,不可避免会卷入到金属液中,并以气孔的形式残留到铸件中,所以普通压铸件的性能不是特别高,铸件也不能通过固溶热处理进一步强化其性能,从而在重要和复杂受力部件如汽车、摩托车保安零部件上的应用受到限制。

  长期以来,人们为降低压铸件内部气孔缺陷,提升压铸件内部质量,提高压铸件力学性能,研发了许多新的特殊褐方法,如层流充填法或超低速压铸法、充氧压铸法、真空压铸法等。上述方法都力争减少高速金属液在充填过程中的包裹气体现象,从而达到提高铸件内部质量的目的。由于层流充填法存在生产效率低,对铸件结构有特定要求;充氧压铸法操作工序复杂,工艺参数不易控制等缺点,所以实际生产中这两种方法应用甚少。真空压铸法则是先将型腔中的气体抽出,然后金属液在真空状态下充填型腔,因而卷入的气体少,铸件的内部质量好。真空压铸法不仅继承了普通压铸方法的优点,且大大改善了普通压铸工艺的气孔缺陷。而采用高真空压铸技术生产的铸件可以进行焊接,热处理加工,例如由高真空压铸技术制造的汽车重要受力件:底盘悬挂梁、三角臂、转向臂等。所以真空压铸法自出现以来,表现出强大的生命力,成为提升压铸件质量和性能的首选工艺,得到压铸企业越来越多的重视和应用。