李博 尚守鋒 楊小光 武敬飛 王先鵬

摘 要： 介紹了鋁合金壓鑄構(gòu)件的主要特性，綜述了鋁合金壓鑄件在 “5G”測(cè)試平臺(tái)應(yīng)用現(xiàn)狀及鋁合金用量增長(zhǎng)情況，鋁合金的發(fā)展?fàn)顩r和目前該測(cè)試平臺(tái)應(yīng)用的鋁合金壓鑄工藝及防腐蝕表面處理技術(shù)和后續(xù)加工技術(shù)。同時(shí)對(duì)存在的問(wèn)題和未來(lái)應(yīng)用進(jìn)行了探討和預(yù)測(cè)。

關(guān)鍵詞： 鋁合金；壓鑄件；“5G”測(cè)試平臺(tái)；壓鑄工藝；表面處理；后續(xù)加工

0 前言

鋁合金壓鑄是在壓鑄機(jī)上進(jìn)行的金屬型壓力鑄造，是近代金屬加工工藝中發(fā)展較快的一種少無(wú)切削的特種鑄造方法，它是將熔融金屬或半液態(tài)/半固態(tài)金屬在高壓高速下充填鑄型，并在高壓下結(jié)晶凝固形成鑄件的一種方法，高壓高速填充壓鑄模型腔是壓鑄最大的特點(diǎn) [1]，常用的壓力為15～100MPa，填充速度（內(nèi)澆口速度）約為16～80m/s，金屬液填充模具型腔的時(shí)間極短，約為0.01～0.2s。

鋁合金壓鑄作為一種尺寸精度好、生產(chǎn)效率高的鑄造方式，被廣泛應(yīng)用于“5G”測(cè)試平臺(tái)上，特別用于生產(chǎn)各種金屬零件，具有獨(dú)特的技術(shù)特點(diǎn)和顯著的經(jīng)濟(jì)效益，是實(shí)現(xiàn)少切屑無(wú)切屑加工的有效途徑，而且壓鑄工藝的生產(chǎn)效率比較高，適宜加工制造尺寸精確、形狀復(fù)雜、表面粗糙度低及鑄件強(qiáng)度和表面硬度要求高的壓鑄件，如把手、底座、支架等零件。

由于鋁合金壓鑄是最先進(jìn)的金屬成型方法之一，本所生產(chǎn)的該測(cè)試平臺(tái)也越來(lái)越多使用鋁壓鑄技術(shù)，使用率逐年在提高，這對(duì)平臺(tái)的批量化生產(chǎn)及成本的降低有深遠(yuǎn)的影響。同時(shí)，鋁壓鑄工藝也影響到其他同類產(chǎn)品的發(fā)展，應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。

鋁的密度（ 2.7g/ cm3）在金屬材料中較小，約為鋼和的26 %，銅的23 %，這使它在該測(cè)試平臺(tái)減少自重方面具有很大的優(yōu)勢(shì)。作為輕金屬，鋁合金強(qiáng)度非常好，其比強(qiáng)度明顯高于工程塑料和鋼，其比剛度和鋼相當(dāng)，而遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于工程塑料[2] 。

鋁合金的這些特性在該測(cè)試平臺(tái)制造業(yè)中的應(yīng)用符合人們對(duì)該測(cè)試平臺(tái)工業(yè)發(fā)展的要求：減輕平臺(tái)重量、提高安全性。

1 鋁合金壓鑄件在“5G”測(cè)試平臺(tái)的應(yīng)用現(xiàn)狀

鋁合金具有一系列的優(yōu)異性能與高效的節(jié)能環(huán)保效果，在該測(cè)試平臺(tái)中的應(yīng)用越來(lái)越多，在用材結(jié)構(gòu)中占的比例也逐年有所上升。減輕平臺(tái)的自身質(zhì)量是擴(kuò)大其應(yīng)用的主要途徑之一，為了大幅度減輕平臺(tái)重量，需要對(duì)占機(jī)重比例大的前面板框（約10%） 、電池底座（約15%）、把手（約10%） 、電路板支架（約10%） 、顯示器固定座（約10%） 、機(jī)架（約15%） 等零件采用鋁合金材料。在“該測(cè)試平臺(tái)應(yīng)用的金屬件中，壓鑄鋁合金約占60%，加工鋁材（主要是尺寸要求較高的零件） 僅占20%左右，隨著該測(cè)試平臺(tái)技術(shù)及加工技術(shù)的發(fā)展，壓鑄鋁合金的用量將進(jìn)一步上升，加工鋁材占的比例會(huì)逐年有所下降，因?yàn)橐恍┏叽缫筝^高的零件，可以通過(guò)壓鑄件后期加工保證，從而大大降低了零件的成本，對(duì)該測(cè)試平臺(tái)批量化生產(chǎn)起重要作用。

本所生產(chǎn)的該測(cè)試平臺(tái)大部分金屬件也是采用鋁合金壓鑄，壓鑄件使用率比初樣測(cè)試平臺(tái)有明顯提高，重量比初樣采用的鋁加工及鋼制品有明顯的降低，同時(shí)成本也相應(yīng)降低了很多，其零件的一致性和合格率也有明顯的提升。這給該平臺(tái)的批量化生產(chǎn)帶來(lái)了很大的便利，同時(shí)降低了整個(gè)平臺(tái)的生產(chǎn)成本，提高了平臺(tái)結(jié)構(gòu)件的生產(chǎn)效率。

2 鋁合金壓鑄材料

根據(jù)GB/T15115-2009標(biāo)準(zhǔn)，中國(guó)壓鑄鋁合金的化學(xué)成分主要有：Si、Cu、Mn、Fe、Ni、Ti、Zn、Pb、Sn、Al。

根據(jù)GB/T15115-2009標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)各個(gè)壓鑄鋁合金代號(hào)主要有：YL101、YL102、YL104、YL112、YL113、YL117、YL302，其中YL101、YL102、YL112、YL113具有更好的綜合性能，“5G”測(cè)試平臺(tái)零件壓鑄材料更多地使用YL104。

3 “5G”測(cè)試平臺(tái)零件的壓鑄生產(chǎn)工序：

采用鋁合金壓鑄的該測(cè)試平臺(tái)零件，生產(chǎn)工序較為復(fù)雜，在一定壓力作用下使熔體填充型腔，熔體在型腔里流動(dòng)成型，經(jīng)一定的時(shí)間冷卻后，零件在型腔里脫模，成型的零件加工出來(lái)，該測(cè)試平臺(tái)零件壓鑄工藝流程主要有：配料—料加熱熔化—加料進(jìn)模具—出?！鋮s—修毛刺—機(jī)加工—表面處理—入庫(kù)。

4 鋁合金壓鑄技術(shù)在“5G”測(cè)試平臺(tái)上應(yīng)用存在的問(wèn)題

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，有光滑的表面，形狀多為圓形[4]。氣孔的產(chǎn)生會(huì)導(dǎo)致壓鑄件硬度不足和影響表面美觀。氣孔的來(lái)源主要為壓鑄過(guò)程中卷入的氣體或鋁液析氣。直接影響到零件的質(zhì)量及裝配情況。

縮孔

縮孔是指壓鑄件厚截面處出現(xiàn)形狀不規(guī)則的孔眼，孔的內(nèi)壁粗糙[5]。縮孔的產(chǎn)生會(huì)導(dǎo)致壓鑄件內(nèi)局部出現(xiàn)組織稀疏，有的甚至呈蜂窩狀，影響該平臺(tái)壓鑄件強(qiáng)度。如果縮孔出現(xiàn)在零件螺紋周圍，則會(huì)導(dǎo)致裝配螺釘滑絲現(xiàn)象，造成零件報(bào)廢風(fēng)險(xiǎn)?？s孔容易發(fā)生在厚薄不均的鑄件上，因此在該平臺(tái)零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，盡量壁厚均勻。

裂紋

鋁合金壓鑄件的基體被破壞或斷開(kāi)，形成細(xì)長(zhǎng)的縫隙，呈直線狀或波浪形的紋路等不規(guī)則形狀，在外力作用下有發(fā)展的趨勢(shì)，這種缺陷稱為裂紋。在該平臺(tái)鋁合金壓鑄件生產(chǎn)過(guò)程中裂紋是不允許存在的。

表面處理

該測(cè)試平臺(tái)壓鑄件在使用前需要對(duì)表面進(jìn)行處理，主要處理方法有：電泳、噴塑、氧化，通過(guò)后期處理可做成不同的顏色。進(jìn)行表面處理分為三個(gè)步驟：零件表面清理和脫脂除漬或酸蝕；表面涂層；最終保護(hù)處理。

鋁合金壓鑄件表面處理后會(huì)產(chǎn)生以下幾個(gè)問(wèn)題：（1）鍍層附著度不如鋁機(jī)加工零件好，壓鑄件鍍層當(dāng)受到外界沖擊后容易大塊的脫落，表面處理后的厚度不好控制，（2）不同批次的零件厚度可能會(huì)誤差較大，這給該測(cè)試平臺(tái)在裝配過(guò)程中造成了很大的影響，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)零件返工現(xiàn)象，（3）螺紋孔在表面處理前后影響較大，特別對(duì)于尺寸較小的螺紋，會(huì)出現(xiàn)螺釘裝不進(jìn)去現(xiàn)象，如M1.6螺紋孔，當(dāng)用力過(guò)大裝配時(shí)，會(huì)出現(xiàn)滑絲現(xiàn)象。

零件結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)及鋁合金模具

該測(cè)試平臺(tái)壓鑄零件多屬于形狀復(fù)雜、結(jié)構(gòu)多變、立體性強(qiáng)、尺寸精密等多種高要求的零件，這對(duì)零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求較高，合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在該測(cè)試平臺(tái)零件壓鑄過(guò)程中非常關(guān)鍵，零件的壁厚盡量均勻，壁厚不易過(guò)厚。同時(shí)，合理的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以保證金屬液充型順暢、冷卻均勻，壓鑄件表面光潔脫模容易，反之，則會(huì)大大降低壓鑄模的使用壽命。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著“5G”測(cè)試平臺(tái)技術(shù)和鋁合金壓鑄技術(shù)的發(fā)展，壓鑄鋁合金技術(shù)會(huì)越來(lái)越多的應(yīng)用到該測(cè)試平臺(tái)上，這種應(yīng)用帶來(lái)的收益是非常顯著的，壓鑄技術(shù)產(chǎn)生的的問(wèn)題最終將會(huì)有更加完善的方案來(lái)解決。

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