眾所周知, 壓鑄過程中的孔隙率與合金的類型和壓鑄過程密切相關。因此, 研究新的壓鑄工藝對于最大限度地減少壓鑄過程中的空隙、提高機械性能、提高產品質量具有重要意義。

 

在水平冷室壓鑄中, 液態(tài)金屬在室內流動的上部空間被氣體占據。在緩慢的噴射階段, 其中一些氣體通過模具的分型表面和排氣槽排出, 另一部分則與液態(tài)金屬一起進入空腔, 這是鑄件孔隙率的主要原因。因此, 深入的實驗研究和理論分析, 以及對慢射階段液態(tài)金屬流動行為的進一步了解, 是減少鑄造孔缺陷、改善鑄造的關鍵性能和質量。

 

近年來, 通過大量的實驗和分析, 慢射階段的生產實踐和理論研究取得了很大進展, 建立了慢射理論。隨著科學技術的飛速發(fā)展, 在理論的指導和推動下, 壓鑄機不斷完善, 壓鑄技術也得到了完善。因此, 開發(fā)了一種新型的壓鑄技術--慢射壓鑄技術。

 

慢射技術是指在灌裝完成之前, 以非常低的速度用液態(tài)金屬填充空腔。它的作用是抑制或防止注入第一階段氣體的影響, 為后期的工藝提供有利條件。臨界噴射速度是慢射技術的關鍵參數(shù)。加伯的理論認為, 在慢射壓鑄過程中, 當沖床開始時, 液態(tài)金屬的前緣會上升并形成 "波"。波的高度是沖模速度的函數(shù)。當沖孔速度達到一定值時, 波的高度正好達到腔頂, 波面穩(wěn)定, 而緊跟在其后面的液態(tài)金屬充滿了整個腔室, 并將波向前推。它被稱為慢射的臨界速度。當沖床以臨界速度前進時, 液體流動前部是穩(wěn)定的, 沒有任何飛濺。氣體聚集在液態(tài)金屬前面的自由表面, 并由后面的液態(tài)金屬灌裝室有序地向前推進。氣體不會參與液態(tài)金屬, 這也是緩慢壓力注入的理想過程。

 

在慢射技術中, 沖床從靜態(tài)開始, 通過慢速加速達到臨界速度, 然后以臨界速度前進, 直到整個空腔填充結束。這樣, 艙內后部的金屬液體就能有序地推動艙內前部的氣體, 避免大量氣體參與。

 

慢壓射擊理論的基本概念還包括:

 

(1) 慢射過程應具有最佳的波形穩(wěn)定性和夾帶的最小沖孔速度。這就是慢射的臨界速度, 它與室的直徑和室的初始充填程度有關。

 

(2) 沖床具有從靜止到臨界速度的穩(wěn)定加速過程, 應通過恒定加速度來實現(xiàn)。

 

(3) 在加速過程中使用的沖程 (位移距離) 應小于慢壓射擊, 以便在慢壓射擊結束前, 沖床具有沖程, 以確保它能夠以臨界速度前進。

 

(4) 采用高溫熱處理, 在沒有 "起泡" 的情況下, 還可以提高慢射壓鑄件的力學性能。

 

然而, 緩慢的注塑壓鑄技術仍然面臨著另一個嚴重的問題, 即緩慢的充填速度會導致熱點的形成在最終灌裝位置或厚壁, 由于壓力轉移障礙, 這是不可能的補償后, 這些位置會產生大量的收縮孔和收縮, 由于液-固變換和體積收縮。為了消除厚壁位置的收縮和孔隙率缺陷以及慢噴壓鑄件的最終充填位置, 局部擠壓工藝引起了人們的關注。圖1-4 是局部壓力壓鑄方法的示意圖。

該方法消除了金屬液壓鑄造充填和凝固過程后厚壁或最終充填處的縮孔和收縮缺陷, 并通過在第二層施加壓力來固化液態(tài)金屬中的相關氣體。壓力桿, 以補償收縮缺陷。因此, 局部擠壓工藝可以制造出無孔或少孔、結構緊湊、機械性能優(yōu)良的零件, 該工藝對提高壓鑄件壓力泄漏檢測的合格率有很好的效果。近年來, 局部擠壓技術日益發(fā)展, 并應用于一些結構件的試生產中。研究人員也在這一領域做了一些研究, 例如, 一些研究認為, 局部壓力過程可以避免高壓鑄造壓鑄件中的空隙形成;采用局部擠壓鑄造工藝生產了超晶鋁-15% 硅汽車零部件, 結果表明, 該零件的微觀結構極其緊湊, 機械性能良好;由局部擠壓力引起的鑄件溫度場的變化。

 

1. 位移傳感器;2. 記錄儀;3. 壓力傳感器;4. 氣缸;5. 壓力桿;6. 動態(tài)模型;7. 成型;8. 壓力室;9. 壓力活塞;10. 空腔

 

目前, 慢射壓鑄技術和局部擠出技術已成功地應用于國外一些先進的壓鑄機。隨著壓鑄市場的激烈競爭, 對壓鑄質量的要求, 特別是對內部質量和機械性能的要求不斷提高。慢壓鑄造技術的應用將越來越廣泛, 隨著不斷的發(fā)展和進步, 壓鑄行業(yè)將面臨新的挑戰(zhàn)。