吳韜

摘 要：本文主要探討擠壓鑄造替代壓鑄制造的鋁合金殼體工藝改進(jìn)方法。由于在實(shí)際產(chǎn)品加工、生產(chǎn)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)某壓鑄鋁合金殼體件在鑄造過(guò)程中存在氣孔等瑕疵。因此，本文通過(guò)對(duì)該鋁合金殼體件存在氣孔鑄造缺點(diǎn)的具體成因進(jìn)行分析，最終決定采用擠壓鑄造方法取代壓鑄制造方法，對(duì)鋁合金殼體加工生產(chǎn)技術(shù)工藝進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。實(shí)踐研究表明，采用擠壓鑄造技術(shù)工藝進(jìn)行產(chǎn)品加工、生產(chǎn)，能夠滿足生產(chǎn)技術(shù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，力學(xué)性能較好，產(chǎn)品無(wú)明顯的結(jié)構(gòu)性缺陷，符合相關(guān)鑄造技術(shù)要求。

關(guān)鍵詞：鋁合金殼體；擠壓鑄造；壓鑄制造；工藝改進(jìn)；優(yōu)化

中圖分類號(hào)：TG249 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

通常情況下，鋁合金殼體是一種形狀不規(guī)則的金屬鑄件。由于其部分結(jié)構(gòu)不易進(jìn)行加工，因此，在實(shí)際加工、生產(chǎn)過(guò)程中加大了技術(shù)鑄造難度，對(duì)加工制造企業(yè)的生產(chǎn)發(fā)展造成了嚴(yán)重影響。本文結(jié)合實(shí)際情況，為了滿足壓鑄鋁合金殼體加工制造技術(shù)要求，采用間接擠壓鑄造工藝，取代原來(lái)的壓鑄生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行工藝優(yōu)化改進(jìn)。

1.壓鑄制造工藝下鋁合金殼體的工藝生產(chǎn)缺陷

如圖1所示為鋁合金殼體鑄件簡(jiǎn)圖，由于該金屬鑄件輪廓形狀不規(guī)則，在其表面有多個(gè)凸臺(tái)及多條筋，而且在金屬鑄件殼體內(nèi)部上下開(kāi)口位置有多個(gè)不同的拐角。所以，該鋁合金殼體鑄件整體形狀為筒狀結(jié)構(gòu)。其中，該構(gòu)件的抗拉強(qiáng)度為245MPa，屈服強(qiáng)度為145MPa，且伸長(zhǎng)率<1%，布氏硬度為85HB。

圖1中的鋁合金殼體以往采用壓鑄技術(shù)工藝進(jìn)行生產(chǎn)、加工，由于其具有較高的氣密性要求。所以，在加工、生產(chǎn)過(guò)程中，需要經(jīng)過(guò)1.5MPa的氣壓檢漏試驗(yàn)。

2.擠壓鑄造替代壓鑄制造的鋁合金殼體工藝改進(jìn)

2.1 擠壓鑄造工藝下鋁合金殼體模具加工工藝改進(jìn)

首先，采用上下開(kāi)模的加工方式將模具旋轉(zhuǎn)90°代替以往的左右開(kāi)模加工。其次，堵死模具右模承料缸和型腔之間的內(nèi)澆道，并在型腔正下方，連同右墊塊一起加工空腔。其主要用于放置間接擠壓鑄造承料缸。除此之外，采用H13鋼材料，對(duì)間接擠壓鑄造的沖頭和承料缸進(jìn)行加工，加工參數(shù)（單邊配合間隙）控制在0.10mm～0.15mm之間。

2.2 擠壓鑄造工藝下鋁合金殼體加工相關(guān)參數(shù)優(yōu)化

擠壓鑄造工藝下，鋁合金殼體加工相關(guān)參數(shù)優(yōu)化，主要包括間接擠壓鑄造工藝的充型速度、充型時(shí)間、模具溫度、澆注溫度、加壓壓力等技術(shù)參數(shù)。在具體工藝優(yōu)化改進(jìn)過(guò)程中，主要采用5000kN的立式油壓機(jī)，對(duì)該鋁合金殼體進(jìn)行間接擠壓鑄造生產(chǎn)，具體工藝流程如圖2所示。

結(jié)合上述圖2所示的間接鑄造加工技術(shù)流程，首先需要對(duì)加工鑄造過(guò)程中的充型速度進(jìn)行嚴(yán)格控制。通過(guò)選取一個(gè)合理的數(shù)值，對(duì)鑄造充型過(guò)程進(jìn)行把控，若充型速度較快，則液體流動(dòng)容易發(fā)生紊亂現(xiàn)象，從而會(huì)導(dǎo)致該鋁合金殼體工件內(nèi)部卷入大量氣體，形成卷入氣孔。若充型速度過(guò)慢，則會(huì)使該鋁合金殼體工件內(nèi)部的液體達(dá)不到?jīng)_型要求，從而會(huì)造成冷隔等技術(shù)加工缺陷。在以往的加工過(guò)程中，采用壓鑄制造技術(shù)工藝，對(duì)該鋁合金殼體鑄件進(jìn)行加工時(shí)的鋁合金液的壓射充型速度為0.5m/s～1.1m/s。但是，本文在技術(shù)工藝優(yōu)化、改進(jìn)過(guò)程中，為了進(jìn)一步提高充型技術(shù)質(zhì)量，采用間接擠壓鑄造技術(shù)工藝進(jìn)行工件加工鑄造時(shí)，鋁合金液的壓射速度調(diào)整為0.03m/s～0.05m/s，從而保證金屬液流充型更為平穩(wěn)，減少了鋁合金液充不滿、冷隔等技術(shù)加工缺陷。

其次，在金屬液充型時(shí)間方面，由于充型速度及內(nèi)澆道尺寸和工件體積等與其密切相關(guān)。因此，充型時(shí)間更短，對(duì)提高該鋁合金殼體加工鑄造技術(shù)工藝水平更加有利。故本文在工藝加工改進(jìn)優(yōu)化過(guò)程中，通過(guò)縮短充型時(shí)間，加強(qiáng)合金液凝固及促進(jìn)金屬液充滿型腔，實(shí)現(xiàn)匯流融合及提高補(bǔ)縮能力。在此技術(shù)基礎(chǔ)上，為了進(jìn)一步提高該鋁合金殼體鑄件的致密性加工要求，本技術(shù)工藝選擇了最大的內(nèi)澆道尺寸，充分提高產(chǎn)品補(bǔ)縮能力，具體充型時(shí)間為0.2s。

再者，該鋁合金殼體的加工模具使用周期與承料缸的溫度和加壓效果等密切相關(guān)。若在間接擠壓鑄造加工過(guò)程中，承料缸溫度過(guò)低，則其激冷性能就會(huì)越強(qiáng)。因此，鋁液在其表面的凝固速度也會(huì)越快，由此會(huì)在承料缸等側(cè)壁形成較厚的冷凝層，同時(shí)也會(huì)使擠壓沖頭加壓時(shí)的阻力不斷升高，最終會(huì)使補(bǔ)縮及加壓效果大大受到影響。若承料缸的實(shí)際溫度過(guò)高，則會(huì)大大降低鋁液澆入承料缸后形成的溫度梯度，從而形成澆薄的冷凝層。

另外，針對(duì)該擠壓鑄造技術(shù)工藝流程中的澆筑溫度進(jìn)行合理控制。通常情況下，間接擠壓鑄造的澆筑溫度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般的直接擠壓鑄造和壓鑄鑄造工藝中的溫度。當(dāng)澆筑過(guò)程中溫度較低，則容易導(dǎo)致在結(jié)構(gòu)部件中形成較厚的冷凝層，從而對(duì)鋁液流動(dòng)及壓力傳遞過(guò)程產(chǎn)生嚴(yán)重的阻礙作用。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，擠壓鑄造技術(shù)是一種高效、穩(wěn)定、科學(xué)的生產(chǎn)、加工技術(shù)工藝。對(duì)于鋁合金殼體加工過(guò)程而言，采用間接性的擠壓鑄造技術(shù)，取代以往采用的壓鑄制造技術(shù)工藝，能夠提高加工產(chǎn)品的致密性。本文通過(guò)對(duì)相關(guān)技術(shù)加工鑄造流程進(jìn)行合理優(yōu)化，并對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格控制，經(jīng)過(guò)實(shí)踐，最終有效制造出合格率高達(dá)97%的鋁合金殼體。該產(chǎn)品致命性較高，在此基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)鋁合金殼體毛坯經(jīng)過(guò)T6熱處理，經(jīng)材料力學(xué)性能測(cè)試，其抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率最終高達(dá)290MPa～310MPa和8%～10%，且其布氏硬度和屈服強(qiáng)度能夠保持在95HB～110HB之間和185MPa左右。經(jīng)過(guò)科學(xué)測(cè)試，該鑄件的伸長(zhǎng)率是一般金屬鑄件伸長(zhǎng)率的3倍左右。通過(guò)對(duì)該鋁合金殼體端面進(jìn)行科學(xué)加工及對(duì)其毛坯進(jìn)行取樣剖析，經(jīng)過(guò)拋光檢測(cè)，最終未發(fā)現(xiàn)任何質(zhì)量缺陷。

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