真空輔助鋁合金高壓壓鑄

1、1真空輔助鋁合金高壓壓鑄 真空輔助鋁合金高壓壓鑄X.P. Niu (Chair.)a, B.H. Hua, I. Pinwilla, H. Liba新加坡 Gintic 制造技術(shù)研究所,南洋大學(xué) 71 號， 638075b新加坡南洋工業(yè)大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院，南洋大街， 6397981999 年 5 月 10 日收稿摘要 摘要：高壓壓鑄件通常含有氣孔，其主要原因是融熔金屬快速射入型腔的過程中帶入了空氣或氣體。本文分析了使用分散充型的優(yōu)點(diǎn)。AS

2、TM 定義了 Al-5%Si, Al-8%Si 和 Al-18%Si 三種鋁合金壓鑄拉伸試樣，這三種試樣是出自于同一臺配備有真空輔助系統(tǒng)的布勒桿控制壓鑄機(jī)鑄。然后仔細(xì)分析了真空輔助系統(tǒng)對鑄件縮松分布及力學(xué)性能的影響，再對所選試樣進(jìn)行了 T6 熱處理以后，分析 T6 熱處理對表面氣孔的形成和力學(xué)性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)，壓鑄工藝過程使用真空輔助設(shè)備顯著降低了鑄件中氣孔的容積和孔徑。結(jié)果，鑄件組織致密性和力學(xué)性能都得到了提高，尤其是拉伸強(qiáng)度和延

3、展性得到了很大提高。最佳的壓射速度也有助于獲得高性能的鑄件。與傳統(tǒng)壓鑄件相比，熱處理之后真空輔助壓鑄件出現(xiàn)表面氣孔的情況少得多。這就表明，可對真空壓鑄件在高溫下進(jìn)行熱處理以改善其力學(xué)性能。關(guān)鍵詞 關(guān)鍵詞：鋁壓鑄件；真空；縮松和氣孔1． 簡介 簡介高壓壓鑄是一種近凈成型制造工藝，成型過程為將熔融金屬高速射入金屬型并使之在高壓下凝固。然而這種工藝有其天生的缺陷，即鑄件中存在氣孔，其主要原因是熔融金屬液高速射入壓鑄型腔過程中帶入了空氣。鑄件中

4、氣孔的存在對力學(xué)性能非常不利，并嚴(yán)重破壞了鑄件高壓氣密性。另外，那些已經(jīng)形成尤其是接近鑄件表面的氣孔，都有膨脹的趨勢，導(dǎo)致熱處理后鑄件表面形成氣孔。因此，鋁合金壓鑄件的應(yīng)用僅限于那些不要求這種熱處理的非結(jié)構(gòu)件。3洞并封鎖了模具型腔（如圖 2a 所示）。然后真空閥開始工作，這樣模具型腔中就形成了低于大氣壓的壓力。從模具充填開始至結(jié)束型腔中的空氣不斷被疏散（如圖 2b 所示）。鑄造中使用一種叫做 Thermocast4101 的加熱單元用油

5、浴將模具溫度控制在 150 ℃。澆注溫度控制在 700℃。澆注速度變化范圍是 16 m/s 到 52m/s。澆注完成后，所選試樣經(jīng) T6 熱處理（520℃下水浴保溫 4 小時，然后 150℃下保溫 7 小時）。原鑄件和經(jīng)熱處理后的鑄件的拉伸強(qiáng)度均由一臺叫做Instron4500 的拉伸試驗(yàn)機(jī)在室溫下測定的。鑄件的密度用阿基米德犯法測定。鑄件的硬度由洛氏硬度測試儀在 60N 載荷下測定。不同金相組織的顯微硬度由維氏硬度計(jì)測定（0.1N）。

6、顯微組織用光學(xué)顯微鏡（ LOM 技術(shù)）和配備了能量色散 X 射線分析儀掃描電子顯微鏡(SEM)進(jìn)行分析。3.結(jié)果和討論 結(jié)果和討論3.1 真空輔助系統(tǒng)對氣孔分布的影響壓鑄件中氣孔的形成主要?dú)w因于三種因素，其中包括包埋在壓室和模具型腔中的空氣，還有由于模具或柱塞潤滑油和天然氣（主要是氫）燃燒或揮發(fā)而溶解在金屬液中的氣體。由于溶解在熔融金屬中的氫氣很難排除，真空系統(tǒng)的應(yīng)用將僅僅影響壓射過程中包埋的空氣和氣體。目前的工作中，主要進(jìn)行壓鑄有真空

7、輔助和無真空輔助的比較。在無真空壓鑄（傳統(tǒng)壓鑄）下，移除了模具頂部的真空閥，然后將可互換的插件用作通風(fēng)口。壓鑄完成后，將試樣較薄和較厚的部分都被做成切片以檢測縮松分布。圖3 和圖 4 顯示了鑄件較薄部分的截面 LOM 顯微照片，分別是 Al-8%Si 和 Al-18%合金。從圖片可以看出傳統(tǒng)壓鑄生產(chǎn)的壓鑄件存在大量氣孔(圖.3a 和圖.4a)。相比之下，真空輔助壓鑄件中氣孔的尺寸和數(shù)量均顯著減小，并且分布規(guī)則（圖 3b 和圖 4b）。這