淺析新型鋁合金鑄造機(jī)的應(yīng)用

張保存，張瑞忠

(1.中國(guó)鋁業(yè)山東華宇合金材料有限公司，山東 臨沂 276017；2.山東華宇合金材料有限公司，山東 臨沂276017)

淺析新型鋁合金鑄造機(jī)的應(yīng)用

張保存1，張瑞忠2

(1.中國(guó)鋁業(yè)山東華宇合金材料有限公司，山東 臨沂 276017；2.山東華宇合金材料有限公司，山東 臨沂276017)

鋁合金材料在世界范圍內(nèi)都有非常廣泛的用途，鋁合金材料大力開(kāi)發(fā)的同時(shí)鋁合金鑄造機(jī)設(shè)備也隨之大面積開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，但是設(shè)備的功能不齊全和效率有待提高，這就需要開(kāi)發(fā)人員重點(diǎn)研究新型的鋁合金鑄造機(jī)。重點(diǎn)描述了新型鋁合金重力鑄造機(jī)的應(yīng)用，闡述鋁合金鑄造機(jī)關(guān)鍵部件的應(yīng)用，分析了鋁合金鑄造機(jī)在以后的發(fā)展，并引出對(duì)新型鋁合金鑄造機(jī)的制造設(shè)備發(fā)展需要。

新型鋁合金；鑄造機(jī)；應(yīng)用

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.07.093

1 引言

鋁合金作為新世紀(jì)以來(lái)具有前途、新式的金屬材料，在新世紀(jì)中逐漸被大部分工業(yè)企業(yè)所應(yīng)用。而鋁合金作為現(xiàn)在工業(yè)企業(yè)的新寵，需求量在逐年增加?，F(xiàn)階段來(lái)說(shuō)，鋁合金材料不僅僅局限于航空航天工業(yè)，像電力電子、制造業(yè)、軍工、建筑業(yè)等行業(yè)都在使用。目前來(lái)說(shuō)，鋁合金材料的使用量作為全球第二大金屬材料，僅次于鋼鐵材料。鋁合金材料制造技術(shù)還是非常優(yōu)秀的，鋁合金本身不僅強(qiáng)度高、易加工、不易生銹，它還有質(zhì)量輕、散熱好的優(yōu)點(diǎn)。

2 新型鋁合金重力鑄造機(jī)

2.1 新型鋁合金重力鑄造機(jī)

鋁合金鑄造業(yè)中鑄造是將鋁合金加熱融化重新澆灌成自己想要的產(chǎn)品，之后冷卻凝固成型，最后處理細(xì)節(jié)。我國(guó)在鑄造業(yè)中的發(fā)展現(xiàn)階段來(lái)說(shuō)是相對(duì)成熟的。鑄造出理想的尺寸、形狀、性能的器件機(jī)器，就是新型的鑄造機(jī)，也叫作鑄造設(shè)備。

2.2 新型鋁合金重力鑄造機(jī)性能特點(diǎn)

主機(jī)由左右合型機(jī)構(gòu)、下頂出機(jī)構(gòu)、上翻轉(zhuǎn)壓緊機(jī)構(gòu)(可選擇)、床身、底座等部分組成。

（1）所有液壓泵閥均采用名牌產(chǎn)品；（2）液壓泵采用變量柱塞泵，保證系統(tǒng)恒壓，流量自動(dòng)調(diào)節(jié)，節(jié)約能源；（3）所有油缸采用進(jìn)口產(chǎn)品，模具附近油缸采用耐高溫密封件；（4）上翻轉(zhuǎn)壓緊機(jī)構(gòu)采用快慢速翻轉(zhuǎn)控制，提高工作效率，減少?zèng)_擊；（5）機(jī)器可配備多路模具氣冷和水冷冷卻通道，實(shí)現(xiàn)時(shí)間控制方式的自動(dòng)冷卻控制，冷卻通道流量也可手動(dòng)調(diào)節(jié)，冷卻參數(shù)的設(shè)置和工作冷卻通道的選擇均可在人機(jī)界面中完成；（6）電氣控制系統(tǒng)采用進(jìn)口PLC作為電氣控制核心，實(shí)現(xiàn)機(jī)器的手動(dòng)及自動(dòng)控制，采用進(jìn)口觸摸式人機(jī)界面作為監(jiān)控顯示單元，可直觀清晰地顯示機(jī)器的工作狀態(tài)、運(yùn)行過(guò)程中的故障報(bào)警信息，方便地進(jìn)行各種參數(shù)的設(shè)置與修改。通過(guò)優(yōu)化滿足和開(kāi)始參數(shù)解絕大部分的底部缺陷。鑄造參數(shù)對(duì)開(kāi)始時(shí)的熱量平衡有影響。冷熱環(huán)境對(duì)鑄造參數(shù)的影響見(jiàn)表1。

圖1 新型鋁合金重力鑄造機(jī)

表1 冷熱環(huán)境下的鑄造參數(shù)

2.3 新型鋁合金重力鑄造機(jī)核心控制面板

在國(guó)內(nèi)，新型鋁合金重力鑄造機(jī)（見(jiàn)圖1）最核心的是控制系統(tǒng)，早期的連續(xù)鑄造設(shè)備一般都只有簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)，像結(jié)晶器液面控制系統(tǒng)、牽引裝置控制系統(tǒng)等。近年來(lái)，隨著電子技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，很多大型的連續(xù)鑄造設(shè)備都已實(shí)現(xiàn)了全在線控制。電腦控制的新型鋁合金重力鑄造機(jī)更加方便、簡(jiǎn)潔，提高了生產(chǎn)的效率，而且鋁合金制造的控制系統(tǒng)的好壞直接關(guān)系著制造坯的質(zhì)量。目前，在制造的過(guò)程中自動(dòng)化可以生產(chǎn)出更加優(yōu)良的產(chǎn)品。

3 新型鋁合金鑄造機(jī)關(guān)鍵部件與受環(huán)境影響分析

在發(fā)展新型鋁合金鑄造機(jī)過(guò)程中，尤其大力發(fā)展新型的鋁合金鑄造結(jié)晶器，同時(shí)充分認(rèn)識(shí)到環(huán)境對(duì)鑄造機(jī)的影響也較為關(guān)鍵。

3.1 新型鋁合金鑄造結(jié)晶器

按照新型鋁合金的鑄造技術(shù)，結(jié)晶器分為很多種，例如直接水冷鑄造、電磁鑄造、熱頂氣滑鑄造結(jié)晶器，直冷鑄造技術(shù)是目前來(lái)說(shuō)出現(xiàn)最早的一種技術(shù)，它的結(jié)構(gòu)也不是太復(fù)雜，而熱頂氣滑鑄造結(jié)晶器則較為成熟。

3.2 鋁合金鑄造機(jī)的環(huán)境影響分析

在冷的鑄造環(huán)境下（冷流槽、鋁水溫度低、鑄速慢），冷凝板上升到結(jié)晶器，引起一個(gè)淺淺的水坑。由于氣體從結(jié)晶器底部流走而失去效力，如果鑄造氣體不再防止熔融鋁從接觸鑄造表面流失，熱量通過(guò)鑄造環(huán)流失和“不在AirSlip”環(huán)境下，會(huì)發(fā)生：鋁水逆著鑄造環(huán)凝固；從鑄造表面油耗盡；鑄造環(huán)磨擦戳破鋁圓棒表面。

在熱的鑄造環(huán)境下（鋁水溫度高、鑄速快、冷卻水流量速率低），冷凝板下降，引起一個(gè)大的水坑，并且降低氣體效力。鋁水溫度升高熔融鋁流動(dòng)性會(huì)很大，更容易不完整地粘附在鑄造環(huán)上。這個(gè)狀態(tài)下同樣增加與鑄造環(huán)接觸的機(jī)會(huì)，這會(huì)導(dǎo)致在鋁圓棒表面增加斷斷續(xù)續(xù)的劃痕，而且套管可能產(chǎn)生水泡。

4 我國(guó)新型鋁合金鑄造機(jī)的發(fā)展評(píng)價(jià)

在我國(guó)，鋁合金鑄造方面的運(yùn)用特別地多，比如說(shuō)：金屬型重力鋁合金鑄造機(jī)和金屬型低壓鋁合金鑄造機(jī)?，F(xiàn)在就拿這2種鑄造機(jī)來(lái)說(shuō)明新型的鋁合金鑄造機(jī)在我國(guó)的應(yīng)用，這兩款鋁合金鑄造機(jī)在我國(guó)來(lái)說(shuō)是非常受歡迎的，是運(yùn)用最廣泛的鋁合金鑄造機(jī)。（1）金屬型重力多功能鋁合金鑄造機(jī)。在進(jìn)行鑄造的時(shí)候，它是采用澆鑄的方法來(lái)鑄造器件的。它可以實(shí)現(xiàn)左右垂直開(kāi)合和后芯、上芯抽插。（2）金屬型低壓多功能鋁合金鑄造機(jī)（見(jiàn)圖2）。這款機(jī)型是采用自動(dòng)澆灌的方式來(lái)鑄造?？梢詫?shí)現(xiàn)水平開(kāi)合、左右和后芯抽插。

圖2 金屬型低壓多功能鋁合金鑄造機(jī)

4.1 新型鋁合金鑄造機(jī)的應(yīng)用

新型鋁合金鑄造機(jī)在應(yīng)用過(guò)程中有很多細(xì)節(jié)需要落實(shí)，以扭矩為例：對(duì)于AirSlip氣滑鑄造結(jié)晶器，采用適當(dāng)?shù)墓潭ぞ赜绕渲匾驗(yàn)檫@些部件是鋁制的。在把結(jié)晶器裝到鑄造平臺(tái)上時(shí)，固定件使結(jié)晶器固定在平臺(tái)的底板上，由于MaxiCastTM系統(tǒng)是一件靜止的設(shè)備，就沒(méi)有必要采用大扭矩或鎖定裝置，就像汽車等動(dòng)態(tài)機(jī)器要求的。使用正確的工具來(lái)施加適當(dāng)?shù)呐ぞ?，這可幫助保護(hù)固定件和結(jié)晶器不受損壞。手動(dòng)扭矩扳手可完成這項(xiàng)工作，但很慢。電動(dòng)扳手可加快速度，但也可能很容易施加過(guò)大的力量。只能用可以設(shè)定扭矩值的電動(dòng)工具。螺栓螺牙上的潤(rùn)滑油使拆裝方便，但增加了螺牙的力量，因此要使用小的扭矩值。

4.2 新型鋁合金鑄造機(jī)的前景和展望

目前來(lái)說(shuō)我國(guó)的鋁合金鑄造機(jī)設(shè)備機(jī)械成套技術(shù)發(fā)展非常迅速。機(jī)械在發(fā)展過(guò)程中也不是一帆風(fēng)順的，我們要不斷地調(diào)整發(fā)展的方向，以便于能夠在未來(lái)更好地發(fā)展，比如重力鑄造機(jī)（見(jiàn)圖3）。有水平分型，垂直分型及可傾轉(zhuǎn)90度機(jī)型，適合鋁合金重力澆鑄。采用全液壓傳動(dòng)，液壓泵，電液壓比例閥及其他液壓元件采用進(jìn)口元件。可設(shè)置多段、速段以滿足澆鑄工藝要求。采用人機(jī)界面，狀態(tài)實(shí)時(shí)顯示，菜單輸入，工藝參數(shù)調(diào)整范圍廣。

圖3 重力澆鑄設(shè)備

在我國(guó)鋁合金鑄造機(jī)成套裝備以后要有自己發(fā)展的方向：（1）要建立更加專業(yè)的系統(tǒng)；要充分利用信息處理系統(tǒng)，利用互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展；（2）要不斷創(chuàng)新，不斷地?cái)U(kuò)展裝備生產(chǎn)力，增加產(chǎn)品應(yīng)用范圍；（3）一定要將產(chǎn)品向著高效、優(yōu)質(zhì)、系統(tǒng)方向發(fā)展，使產(chǎn)品更加豐富；（4）科研人員要集中精力在設(shè)計(jì)上實(shí)現(xiàn)信息化、智能化。

5 結(jié)論

鋁合金鑄造機(jī)根據(jù)社會(huì)發(fā)展和實(shí)際產(chǎn)品的情況，需要不斷提升鑄造機(jī)的整體性能。以新型鋁合金重力鑄造機(jī)的性能特點(diǎn)和控制系統(tǒng)、新型鋁合金鑄造機(jī)的結(jié)晶器和控制系統(tǒng)為例，淺析新型鋁合金鑄造機(jī)的應(yīng)用，并提出鋁合金鑄造機(jī)的發(fā)展方向，整個(gè)過(guò)程更需要對(duì)鋁合金鑄造機(jī)制造設(shè)備的發(fā)展提出新的要求，這些對(duì)新型鋁合金鑄造機(jī)的發(fā)展尤為關(guān)鍵，更是為鋁合金產(chǎn)品的發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

【1】唐劍，黃平，牟大強(qiáng)，等.鋁合金熔鑄技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].鋁加工，2001，24(4)：5-9.

【2】唐劍，劉靜安，牟大強(qiáng)，等.鋁合金熱軋板錠熔鑄技術(shù)及設(shè)備[J].有色金屬加工，2006，35(1)：17-21.

【3】陳麗君.7050合金出口厚板表面裂紋的原因分析[J].黑龍江冶金，2005（2）：3-5.

Analysis on Application of New Aluminum Casting Machine

ZHANGBao-cun1,ZHANGRui-zhong2
（1.ShandongHoauAlloyMaterialofChinaAluminumCo.Ltd.,Linyi276017,China; 2.ShandongHoauAlloyMaterialofChinaAluminumCo.Ltd.,Linyi276017,China）

Aluminum alloy material has a very wide range of applications in the world. With the development and application of aluminum alloy casting machine, aluminum alloy casting machine is developed and applied widly. But the function of the equipment is not complete and the efficiency needs to be improved,which requires the developer to focus on the newaluminum alloy castingmachine.This papermainly describes the application of the newaluminum gravity castingmachine and application of key components on aluminum alloy castingmachine, analysis the development of the of the aluminum alloy casting machineinthefuture,andputforwarddevelopmentneedsofnewaluminumalloycastingmachinemanufacturingequipment.

newtypeofaluminumalloy;castingmachine;application

TG23

B

1007-9467（2016）07-0146-02

2016-5-18

張保存（1980～），男，山東菏澤人，助理工程師，從事鋁合金鑄造生產(chǎn)、設(shè)備技術(shù)及管理研究，（電子信箱）gangqiang88@163.com。