高真空壓鑄技術的開發與應用研究

陳木榮

（廣東理工學院，廣東 肇慶 526100）

與普通的壓鑄技術相比，高真空壓鑄技術的操作相對簡單，并且有更高的生產效率。所以自從高真空壓鑄技術投入生產之后，就受到了各大生產企業的重點關注，其本身也有著良好的經濟發展和應用前景。隨著近幾年我國科學技術和研發能力的不斷進步，高真空壓鑄技術也得到了進一步的優化和應用。現階段技術研究部門和我國生產廠商重點關注如何進一步發揮該技術的成本優勢，提升產品質量的同時進一步增加經濟效益。

1 壓鑄技術的工作原理

壓鑄技術是指經過高溫熔融的合金在一定的壓力和速度的環境條件下填充進模具內，并逐漸冷卻成工業零件的鑄造方法。壓鑄技術是實際生產中最常用且發展最快的材料熱處理加工成型工藝之一。而高真空壓鑄技術是指在填充過程中抽離模具型腔中的氣體，以便有效減少零件在冷卻過程中所產生的溶解氣體和氣泡，從而提高生產零件的自身力學性能和表面質量的先進生產技術。高壓真空壓鑄技術主要有兩種操作模式，一種是通過抽氣機對于特殊的模具型腔進行抽氣工作；另一種是將普通的模具整體放入真空室內完成壓鑄工藝。通常情況下，第一種模式對模具自身的密封性和質量要求相對較高，而第二種模式的生產經濟成本偏高，在生產過程中要根據廠商的實際情況及需求進行選取。通過高真空壓鑄技術所生產的零件都具有致密性高、強度和韌性高等優點，符合我國制造行業的生產需求，其發展前景十分寬廣。

2 高真空壓鑄技術的發展及現狀

自從我國大力發展重工業以來，壓鑄技術在我國現代化工業生產過程中應用也越來越廣泛。工業作為國家綜合實力的重要評估部分，其發展可以帶動國家經濟水平的快速提高，也是我國社會建設的基礎動力。但是，隨著工業逐漸發展，傳統的壓鑄生產技術所帶來的問題越來越突出，已經嚴重影響我國工業的發展速度。為了提高壓鑄技術所生產的工件性能，適應實際生產要求，我國相關研究人員也研究出了數種新型壓鑄工藝，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減少液態金屬在填充和冷卻過程中和空氣接觸面積，進而提高產品性能。但是，以上幾種壓鑄工藝操作復雜，實際生產中的具體工藝參數難以檢測和控制，所以相較真空壓鑄工藝其應用較少。而真空壓鑄技術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的操作與傳統壓鑄技術一樣簡單方便，所以高真空壓鑄技術為我國工業的發展提供了充分的保障。

高真空壓鑄技術在航空航天、汽車、電氣等精密制造業行業中都有大量的應用。而隨著我國經濟的逐漸發展，人們對汽車、家電等日用品的追求已經從實用性轉變為外觀的設計以及產品質量等方面。高真空壓鑄技術可以進行薄壁、形狀復雜以及尺寸精度要求較高零件的生產制造，更加符合汽車等行業的實際發展需求，所以其應用范圍越來越廣，從交通到家電，再到各種生活用品，隨處可見壓鑄技術的產品。但根據相關研究調查發現，我國現存的高真空壓鑄生產工藝和國外發達國家所掌握的壓鑄技術還存在一定的差距，因為我國工業起步較晚，對于其工藝技術的研究較少，相關企業也依然處于起步階段，未形成屬于我國自己的優秀品牌。而國外相關企業的壓鑄技術和運營情況已經成熟，其生產體系和相關規范制度以及質量檢測等已經完善，所以我國的壓鑄相關產業依然需要進一步發展。

3 真空壓鑄技術的開發

普通真空壓鑄技術主要有兩種方法：（1）真空截止閥法；（2）激冷排氣槽法。激冷排氣槽法中通常會用到較薄的水波紋狀排氣槽，在金屬熔液的填充過程中，當熔液流經排氣槽時將會快速降溫凝固，使得金屬熔液難以繼續進入真空管道，所以會使排氣管道的通暢性受到限制，使得模具型腔內部的真空度波動幅度較大，生產產品的質量不穩定，但是，因為其生產成本較低，模具結構較簡單，所以在普通真空壓鑄中應用較多。而真空閥止法所采用的模具中設計有專用的遮斷閥，這種真空閥的結構相對復雜且種類較多，但是，工作原理基本相似，都是通過利用金屬熔液在填充過程中自身的動能使得閥門迅速關閉。在實際生產中，當閥門打開時，模具中的氣體就可以通過模具側面的排氣口快速排出；在金屬熔液填充過程中，當熔液填充到真空閥時，會首先推動閥芯向上移動，并且熔液同時從兩側排氣孔填入，但是，因為排氣孔的長度較長，當熔液流到真空管道時已經使真空閥門關閉，所以不會使熔液流入真空系統。這種方法的真空度高且較穩定，對于工件的工藝質量十分有利。

國外所采用的高真空壓鑄工藝都是由德國所開發的一般分為兩種：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，在抽真空的同時利用壓強先將熔液吸入壓射室內部，當完全形成真空時，熔液就會通過壓射室直接成型。MFT法是利用可以自動打開或關閉的真空閥對模具型腔進行密封，保證可以在生產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的關鍵。只有抽氣技術達到相關要求，才能為型腔提供較高的真空度，但是，型腔本身的密封問題也不容忽視，否則會造成進氣量過大，對于壓鑄零件產生嚴重的影響。因此在發展過程中要對于相關密封技術不斷改進，首先要在動模墊板后面設置有效的密封板，并且在每個密封板前設置緩沖氣槽，其次要在沖頭、壓射室的內壁以及底板上設計密封槽，如果有氣體進入，必須利用緩沖氣槽盡可能地減少氣體對于模具的影響。

4 高真空壓鑄技術的應用前景

高真空壓鑄技術在現代化的工業生產過程中有著重要的意義和地位，高真空壓鑄技術具有生產效率高、產品質量穩定、工件精度高和大批量生產成本較低等優點，能夠很好地滿足家電、航空、汽車等行業的廠商及其相關市場的需求。但是，因為高真空壓鑄技術所涉及的技術領域較多，完整的壓鑄設備費用昂貴且有諸多的限制，比如，熱室壓鑄機通常只能壓鑄較小的零件，不能加工大型鑄件。而冷室壓鑄機的應用范圍較窄，主要對熱室壓鑄機不能加工的合金金屬進行壓鑄工作。壓鑄機的設備性能也嚴重影響最終工件成品的質量和生產效率。隨著我國相關壓鑄機的控制技術和整體性能的提升，我國目前所生產的壓鑄機都采用電液伺服控制技術，可以與計算機技術進行聯動，并且應用最新的傳感器和液壓工件，在實際生產過程中可以對各種數據進行實時測量精準控制，為企業實際的生產效率和產品質量提供了有效的保障。而壓鑄工藝本身也得到了有效的發展，最新的生產工藝可以在一次成型的過程中完成壓鑄和鍛造兩種生產工藝。尤其是對產品尺寸精度要求較高形狀相對復雜的汽車生產行業的發展有著重要作用。