陳木榮

（廣東理工學(xué)院，廣東 肇慶 526100）

與普通的壓鑄技術(shù)相比，高真空壓鑄技術(shù)的操作相對(duì)簡(jiǎn)單，并且有更高的生產(chǎn)效率。所以自從高真空壓鑄技術(shù)投入生產(chǎn)之后，就受到了各大生產(chǎn)企業(yè)的重點(diǎn)關(guān)注，其本身也有著良好的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和應(yīng)用前景。隨著近幾年我國(guó)科學(xué)技術(shù)和研發(fā)能力的不斷進(jìn)步，高真空壓鑄技術(shù)也得到了進(jìn)一步的優(yōu)化和應(yīng)用。現(xiàn)階段技術(shù)研究部門和我國(guó)生產(chǎn)廠商重點(diǎn)關(guān)注如何進(jìn)一步發(fā)揮該技術(shù)的成本優(yōu)勢(shì)，提升產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)進(jìn)一步增加經(jīng)濟(jì)效益。

1 壓鑄技術(shù)的工作原理

壓鑄技術(shù)是指經(jīng)過(guò)高溫熔融的合金在一定的壓力和速度的環(huán)境條件下填充進(jìn)模具內(nèi)，并逐漸冷卻成工業(yè)零件的鑄造方法。壓鑄技術(shù)是實(shí)際生產(chǎn)中最常用且發(fā)展最快的材料熱處理加工成型工藝之一。而高真空壓鑄技術(shù)是指在填充過(guò)程中抽離模具型腔中的氣體，以便有效減少零件在冷卻過(guò)程中所產(chǎn)生的溶解氣體和氣泡，從而提高生產(chǎn)零件的自身力學(xué)性能和表面質(zhì)量的先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)。高壓真空壓鑄技術(shù)主要有兩種操作模式，一種是通過(guò)抽氣機(jī)對(duì)于特殊的模具型腔進(jìn)行抽氣工作；另一種是將普通的模具整體放入真空室內(nèi)完成壓鑄工藝。通常情況下，第一種模式對(duì)模具自身的密封性和質(zhì)量要求相對(duì)較高，而第二種模式的生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)成本偏高，在生產(chǎn)過(guò)程中要根據(jù)廠商的實(shí)際情況及需求進(jìn)行選取。通過(guò)高真空壓鑄技術(shù)所生產(chǎn)的零件都具有致密性高、強(qiáng)度和韌性高等優(yōu)點(diǎn)，符合我國(guó)制造行業(yè)的生產(chǎn)需求，其發(fā)展前景十分寬廣。

2 高真空壓鑄技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀

自從我國(guó)大力發(fā)展重工業(yè)以來(lái)，壓鑄技術(shù)在我國(guó)現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。工業(yè)作為國(guó)家綜合實(shí)力的重要評(píng)估部分，其發(fā)展可以帶動(dòng)國(guó)家經(jīng)濟(jì)水平的快速提高，也是我國(guó)社會(huì)建設(shè)的基礎(chǔ)動(dòng)力。但是，隨著工業(yè)逐漸發(fā)展，傳統(tǒng)的壓鑄生產(chǎn)技術(shù)所帶來(lái)的問(wèn)題越來(lái)越突出，已經(jīng)嚴(yán)重影響我國(guó)工業(yè)的發(fā)展速度。為了提高壓鑄技術(shù)所生產(chǎn)的工件性能，適應(yīng)實(shí)際生產(chǎn)要求，我國(guó)相關(guān)研究人員也研究出了數(shù)種新型壓鑄工藝，如氧氣壓鑄、超低速壓鑄以及層流填充壓鑄工藝等，這些新型壓鑄工藝都是通過(guò)減少液態(tài)金屬在填充和冷卻過(guò)程中和空氣接觸面積，進(jìn)而提高產(chǎn)品性能。但是，以上幾種壓鑄工藝操作復(fù)雜，實(shí)際生產(chǎn)中的具體工藝參數(shù)難以檢測(cè)和控制，所以相較真空壓鑄工藝其應(yīng)用較少。而真空壓鑄技術(shù)可以從根本上將金屬液和空氣隔離，所以壓鑄零件的工藝性能有著較大的提升，并且高真空壓鑄技術(shù)的操作與傳統(tǒng)壓鑄技術(shù)一樣簡(jiǎn)單方便，所以高真空壓鑄技術(shù)為我國(guó)工業(yè)的發(fā)展提供了充分的保障。

高真空壓鑄技術(shù)在航空航天、汽車、電氣等精密制造業(yè)行業(yè)中都有大量的應(yīng)用。而隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的逐漸發(fā)展，人們對(duì)汽車、家電等日用品的追求已經(jīng)從實(shí)用性轉(zhuǎn)變?yōu)橥庥^的設(shè)計(jì)以及產(chǎn)品質(zhì)量等方面。高真空壓鑄技術(shù)可以進(jìn)行薄壁、形狀復(fù)雜以及尺寸精度要求較高零件的生產(chǎn)制造，更加符合汽車等行業(yè)的實(shí)際發(fā)展需求，所以其應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，從交通到家電，再到各種生活用品，隨處可見壓鑄技術(shù)的產(chǎn)品。但根據(jù)相關(guān)研究調(diào)查發(fā)現(xiàn)，我國(guó)現(xiàn)存的高真空壓鑄生產(chǎn)工藝和國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家所掌握的壓鑄技術(shù)還存在一定的差距，因?yàn)槲覈?guó)工業(yè)起步較晚，對(duì)于其工藝技術(shù)的研究較少，相關(guān)企業(yè)也依然處于起步階段，未形成屬于我國(guó)自己的優(yōu)秀品牌。而國(guó)外相關(guān)企業(yè)的壓鑄技術(shù)和運(yùn)營(yíng)情況已經(jīng)成熟，其生產(chǎn)體系和相關(guān)規(guī)范制度以及質(zhì)量檢測(cè)等已經(jīng)完善，所以我國(guó)的壓鑄相關(guān)產(chǎn)業(yè)依然需要進(jìn)一步發(fā)展。

3 真空壓鑄技術(shù)的開發(fā)

普通真空壓鑄技術(shù)主要有兩種方法：（1）真空截止閥法；（2）激冷排氣槽法。激冷排氣槽法中通常會(huì)用到較薄的水波紋狀排氣槽，在金屬熔液的填充過(guò)程中，當(dāng)熔液流經(jīng)排氣槽時(shí)將會(huì)快速降溫凝固，使得金屬熔液難以繼續(xù)進(jìn)入真空管道，所以會(huì)使排氣管道的通暢性受到限制，使得模具型腔內(nèi)部的真空度波動(dòng)幅度較大，生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量不穩(wěn)定，但是，因?yàn)槠渖a(chǎn)成本較低，模具結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，所以在普通真空壓鑄中應(yīng)用較多。而真空閥止法所采用的模具中設(shè)計(jì)有專用的遮斷閥，這種真空閥的結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜且種類較多，但是，工作原理基本相似，都是通過(guò)利用金屬熔液在填充過(guò)程中自身的動(dòng)能使得閥門迅速關(guān)閉。在實(shí)際生產(chǎn)中，當(dāng)閥門打開時(shí)，模具中的氣體就可以通過(guò)模具側(cè)面的排氣口快速排出；在金屬熔液填充過(guò)程中，當(dāng)熔液填充到真空閥時(shí)，會(huì)首先推動(dòng)閥芯向上移動(dòng)，并且熔液同時(shí)從兩側(cè)排氣孔填入，但是，因?yàn)榕艢饪椎拈L(zhǎng)度較長(zhǎng)，當(dāng)熔液流到真空管道時(shí)已經(jīng)使真空閥門關(guān)閉，所以不會(huì)使熔液流入真空系統(tǒng)。這種方法的真空度高且較穩(wěn)定，對(duì)于工件的工藝質(zhì)量十分有利。

國(guó)外所采用的高真空壓鑄工藝都是由德國(guó)所開發(fā)的一般分為兩種：Vacural法和MFT法。Vacural法是利用管道將金屬熔化爐和模具的壓射室相互連接，在抽真空的同時(shí)利用壓強(qiáng)先將熔液吸入壓射室內(nèi)部，當(dāng)完全形成真空時(shí)，熔液就會(huì)通過(guò)壓射室直接成型。MFT法是利用可以自動(dòng)打開或關(guān)閉的真空閥對(duì)模具型腔進(jìn)行密封，保證可以在生產(chǎn)中快速完成抽氣工作，獲得的真空度也較高。并且利用增加澆口截面積等方法保證熔液可以快速完成填充工作。

模具型腔的氣密性是高真空壓鑄技術(shù)的關(guān)鍵。只有抽氣技術(shù)達(dá)到相關(guān)要求，才能為型腔提供較高的真空度，但是，型腔本身的密封問(wèn)題也不容忽視，否則會(huì)造成進(jìn)氣量過(guò)大，對(duì)于壓鑄零件產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。因此在發(fā)展過(guò)程中要對(duì)于相關(guān)密封技術(shù)不斷改進(jìn)，首先要在動(dòng)模墊板后面設(shè)置有效的密封板，并且在每個(gè)密封板前設(shè)置緩沖氣槽，其次要在沖頭、壓射室的內(nèi)壁以及底板上設(shè)計(jì)密封槽，如果有氣體進(jìn)入，必須利用緩沖氣槽盡可能地減少氣體對(duì)于模具的影響。

4 高真空壓鑄技術(shù)的應(yīng)用前景

高真空壓鑄技術(shù)在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中有著重要的意義和地位，高真空壓鑄技術(shù)具有生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、工件精度高和大批量生產(chǎn)成本較低等優(yōu)點(diǎn)，能夠很好地滿足家電、航空、汽車等行業(yè)的廠商及其相關(guān)市場(chǎng)的需求。但是，因?yàn)楦哒婵諌鸿T技術(shù)所涉及的技術(shù)領(lǐng)域較多，完整的壓鑄設(shè)備費(fèi)用昂貴且有諸多的限制，比如，熱室壓鑄機(jī)通常只能壓鑄較小的零件，不能加工大型鑄件。而冷室壓鑄機(jī)的應(yīng)用范圍較窄，主要對(duì)熱室壓鑄機(jī)不能加工的合金金屬進(jìn)行壓鑄工作。壓鑄機(jī)的設(shè)備性能也嚴(yán)重影響最終工件成品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。隨著我國(guó)相關(guān)壓鑄機(jī)的控制技術(shù)和整體性能的提升，我國(guó)目前所生產(chǎn)的壓鑄機(jī)都采用電液伺服控制技術(shù)，可以與計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，并且應(yīng)用最新的傳感器和液壓工件，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中可以對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量精準(zhǔn)控制，為企業(yè)實(shí)際的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量提供了有效的保障。而壓鑄工藝本身也得到了有效的發(fā)展，最新的生產(chǎn)工藝可以在一次成型的過(guò)程中完成壓鑄和鍛造兩種生產(chǎn)工藝。尤其是對(duì)產(chǎn)品尺寸精度要求較高形狀相對(duì)復(fù)雜的汽車生產(chǎn)行業(yè)的發(fā)展有著重要作用。