真空壓鑄工藝

真空壓鑄法是通過(guò)在壓鑄過(guò)程中抽除壓鑄模具型腔內(nèi)的氣體而消除或明顯減少壓鑄件內(nèi)的氣孔和溶解氣體，從而提高壓鑄件力學(xué)性能和表面質(zhì)量的先進(jìn)壓鑄工藝。重要有兩種形式：1.置模具于真空箱中抽氣，此工藝現(xiàn)在基本上已經(jīng)不用了;2.從模具中直接抽氣。采用真空鋁合金壓鑄時(shí)，模具的排氣道位置、截面積的設(shè)計(jì)和真空截止閥的排氣截面積至關(guān)重要。排氣道存在一種“臨界面積”，當(dāng)型腔內(nèi)為1個(gè)大氣壓，而排氣截面積只有0.1mm時(shí)就基本上不排氣了。當(dāng)排氣道的面積不不大于臨界面積時(shí)，真空鋁合金壓鑄效果明顯;反之，則不明顯。真空系統(tǒng)的選擇也非常重要，規(guī)定在真空截止閥關(guān)閉之前，型腔內(nèi)的真空度要保持到充型完畢才干關(guān)閥，提前關(guān)閥只模具型腔內(nèi)氣體沒(méi)有完全抽出，影響壓鑄產(chǎn)品質(zhì)量;關(guān)閥滯后鋁液容易把真空截止閥堵塞、卡死，就要對(duì)真空截止閥進(jìn)行解決，而影響正常生產(chǎn)。壓鑄作為有色金屬\o"查看更多\“鍛造\”信息！"鍛造業(yè)的一種革命，大大的提高了鑄件生產(chǎn)的生產(chǎn)率，成型率，減少了生產(chǎn)成本，也為鑄件在各行各業(yè)的應(yīng)用奠定廣泛的基礎(chǔ)?，F(xiàn)在，即使那些對(duì)壓鑄一無(wú)所知的人們也無(wú)時(shí)無(wú)刻不在日常生活中得益于壓鑄技術(shù)的應(yīng)用。

然而，壓鑄工藝從它的誕生起就帶有嚴(yán)重的先天局限性---型腔內(nèi)的氣體影響。與傳統(tǒng)的砂型或金屬固定模重力\o"查看更多\“鍛造\”信息！"鍛造相比，壓鑄在澆口的高速噴射比重力自然流入的高溫液態(tài)金屬有著更加好的充型效果，但也正是由于高溫高壓高速的金屬噴射，使金屬與型腔內(nèi)的空氣和熱金屬與型腔內(nèi)殘留潤(rùn)滑劑所產(chǎn)生的煙氣有更大可能的結(jié)合。因此，傳統(tǒng)\o"查看更多\“壓鑄件\”信息！"壓鑄件的金屬構(gòu)造遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如砂型或固定金屬模的\o"查看更多\“鍛造\”信息！"鍛造件是一種不爭(zhēng)的事實(shí)。

為改善壓鑄的這種致命缺點(diǎn)，業(yè)內(nèi)人士早在大半個(gè)世紀(jì)前開始就對(duì)其工藝進(jìn)行了不停的改善，諸如在模具上開排氣槽，盡量采用小壓室的壓射，低速壓射，以及當(dāng)代\o"查看更多\“壓鑄機(jī)\”信息！"壓鑄機(jī)采用的多段多速壓射技術(shù)。但真正堪稱革命性的改革是1956年瑞士方達(dá)瑞第一次將真空技術(shù)引用到\o"查看更多\“壓鑄生產(chǎn)\”信息！"壓鑄生產(chǎn)工藝中。成立于1942年的瑞士方達(dá)瑞起先也是一種壓鑄工廠，隨著成功的將真空應(yīng)用到壓鑄工藝中，方達(dá)瑞逐步將研究和發(fā)展方向完全轉(zhuǎn)移到壓鑄真空應(yīng)用當(dāng)中來(lái)，歷經(jīng)60余年的不停發(fā)展和完善，使方達(dá)瑞的真空技術(shù)和應(yīng)用日臻完善。作為這個(gè)行業(yè)的先驅(qū)和領(lǐng)航者，方達(dá)瑞始終走在壓鑄真空技術(shù)和應(yīng)用的最前端。

二、為什么要在壓鑄工藝中使用真空技術(shù)

在壓鑄時(shí)存在于行腔中的氣體由空氣和壓射時(shí)產(chǎn)生的煙氣構(gòu)成。我們來(lái)看看無(wú)排氣傳統(tǒng)壓鑄和采用方達(dá)瑞真空系統(tǒng)的型腔內(nèi)氣體壓力圖。

在傳統(tǒng)壓鑄中，由於在注流口處的噴射效應(yīng)，50%到90%的金屬熔液將與型腔內(nèi)的空氣和煙氣充足接觸，氣壓在最后充型點(diǎn)將達(dá)成3000毫巴以上至4000毫巴；在真空壓鑄中，最后的氣壓只有幾百至100毫巴下列，只有極少的空氣和煙氣與金屬接觸。滯留在型腔內(nèi)的空氣和煙氣越多，就越難形成無(wú)缺點(diǎn)的金屬構(gòu)造鑄件。因此排氣就成為決定\o"查看更多\“壓鑄件\”信息！"壓鑄件質(zhì)量的重要因素。這就不難理解真空排氣對(duì)壓鑄工藝的重要之處了。

有人認(rèn)為真空作為一種有效的排氣手段是能夠由其它方式替代的，諸如多段壓射，模具上開排氣槽或采用冷卻塊集中排氣等等。果真如此嗎？諸多\o"查看更多\“壓鑄機(jī)\”信息！"壓鑄機(jī)廠商的許諾---他們的\o"查看更多\“壓鑄機(jī)\”信息！"壓鑄機(jī)本身就能夠根本解決排氣問(wèn)題，例如多段多速可調(diào)節(jié)壓射系統(tǒng)應(yīng)用。不可否認(rèn)的是，多段多速壓射將解決某些在壓室內(nèi)由于金屬流動(dòng)所產(chǎn)生的裹氣問(wèn)題，剩余的即是寄但愿于抱負(fù)的金屬流動(dòng)將氣體由內(nèi)向外全部排除出型腔。但事實(shí)上，壓射的噴射效應(yīng)不可能在瞬間轉(zhuǎn)化成抱負(fù)的金屬流動(dòng)，無(wú)法確保金屬流動(dòng)于氣體之后，推動(dòng)氣體排除型腔。氣體與金屬的充足結(jié)合也無(wú)可避免，型腔內(nèi)的氣壓上升也是事實(shí)。用新\o"查看更多\“壓鑄機(jī)\”信息！"壓鑄機(jī)解決不了排氣問(wèn)題，最后聯(lián)手與方達(dá)瑞合作采用真空排氣的狀況，在歐洲和亞洲客戶中屢見不鮮。印度市場(chǎng)的進(jìn)入就是方達(dá)瑞與布勒（Buhler）合作，通過(guò)協(xié)助SundaramClayton解決Volvo的汽車備件\o"查看更多\“氣孔\”信息！"氣孔率問(wèn)題而實(shí)現(xiàn)的。

傳統(tǒng)的積渣包和排氣槽設(shè)計(jì)---被動(dòng)排氣的過(guò)程就是金屬與氣體緊密接觸的過(guò)程，隨著排氣的進(jìn)行，型腔內(nèi)的氣體壓力會(huì)逐步增高，更加大了\o"查看更多\“氣孔\”信息！"氣孔的形成的可能。部分氣體能從氣槽中排出，闡明型腔內(nèi)的氣壓不不大于大氣壓力，而最后充型點(diǎn)的壓力將是最后型腔氣壓的極限點(diǎn)。另外眾所周知的問(wèn)題是，被動(dòng)排氣還極可能會(huì)造成金屬\o"查看更多\“飛料\”信息！"飛料，減少壓射效率，污染環(huán)境并帶來(lái)安全隱患。

無(wú)真空被動(dòng)排氣冷卻塊---由于最頂端的間隙普通設(shè)計(jì)成0.2毫米，以增大金屬冷凝的機(jī)會(huì)，盡管底部被設(shè)計(jì)為0.8毫米或更大，這個(gè)最窄處截面也就成為排氣的“瓶頸口”，因此該形式排氣能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不大于預(yù)想中的狀況。另外波浪板型的設(shè)計(jì)中，無(wú)視金屬和氣體流動(dòng)特性的組合優(yōu)化，也會(huì)給排氣和金屬冷凝帶來(lái)困難，金屬充不滿或\o"查看更多\“飛料\”信息！"飛料就難以避免。更有由此帶來(lái)的投影面積增大的問(wèn)題。

在這里要闡明的是，被動(dòng)排氣的種種形式確實(shí)能多多少少排出部分型腔氣體，但并未從根本上解決排氣問(wèn)題，由于此時(shí)的型腔氣壓會(huì)是不不大于大氣壓的“正壓”，與真空壓鑄的不大于大氣壓的“負(fù)壓”相比，效果是差別很大的。三、何時(shí)需要采用真空排氣

不采用真空排氣，完全取決于對(duì)鑄件質(zhì)量規(guī)定的程度。對(duì)于那些低端產(chǎn)品而言，由于利潤(rùn)低薄，質(zhì)量規(guī)定不高，真空排氣帶來(lái)的益處并不彰顯；而對(duì)于其它高端產(chǎn)品而言，1%的成品率的提高就可能帶來(lái)豐厚的回報(bào)，就能在極短時(shí)間內(nèi)收回真空系統(tǒng)的投資，發(fā)明更大的效益。以德國(guó)寶馬6缸\o"查看更多\“發(fā)動(dòng)機(jī)缸體\”信息！"發(fā)動(dòng)機(jī)缸體為例，1%成品率的增加意味著每天多15萬(wàn)人民幣的收益，因此其\o"查看更多\“壓鑄生產(chǎn)\”信息！"壓鑄生產(chǎn)100%采用真空工藝。在下列狀況下，廠商應(yīng)考慮采用真空技術(shù)以提高壓鑄質(zhì)量：★型腔充注不完全★在下道工序出現(xiàn)空氣和氣體\o"查看更多\“氣孔\”信息！"氣孔率★\o"查看更多\“氣孔\”信息！"氣孔率造成抗拉強(qiáng)度削弱★鑄件內(nèi)部組織松弛，氣密性差★焊接性差或無(wú)法焊接★在噴塑或電鍍或涂粉等工藝後鑄件表面出現(xiàn)氣泡

充型不好是由于殘留在型腔內(nèi)的氣體占據(jù)了充型空間，產(chǎn)生表面缺點(diǎn)；當(dāng)在下道工序，如加工或打磨時(shí)暴露出表層下的\o"查看更多\“氣孔\”信息！"氣孔時(shí)，將造成二次廢品率；\o"查看更多\“氣孔\”信息！"氣孔還會(huì)造成金屬構(gòu)造不密實(shí)，鑄件強(qiáng)度達(dá)不到規(guī)定；由\o"查看更多\“氣孔\”信息！"氣孔率產(chǎn)生的氣密性問(wèn)題將會(huì)帶來(lái)內(nèi)部氣體或液體的泄漏；焊接處如果有\(zhòng)o"查看更多\“氣孔\”信息！"氣孔將使焊接失效；鑄件表層的\o"查看更多\“氣孔\”信息！"氣孔還將使噴塑或電鍍或涂粉脫層。四、真空系統(tǒng)的選擇

眾所周知的真空系統(tǒng)是由真空機(jī)和排氣元件構(gòu)成。壓鑄真空發(fā)展時(shí)至今天，所謂的真空系統(tǒng)林林總總，技術(shù)訣竅各具所長(zhǎng)，投資成本也相差很大，但壓鑄商真正所關(guān)心的哪種技術(shù)更適合于自己的壓鑄工藝，哪種系統(tǒng)能產(chǎn)生更大的效益，一句話性價(jià)比高的才是最后的選擇。從真空機(jī)來(lái)講，大致分為三類：1、由繼電器和手動(dòng)開關(guān)控制真空機(jī)，多為國(guó)產(chǎn)真空泵。價(jià)格低廉，操作簡(jiǎn)樸，可由計(jì)時(shí)器關(guān)閉真空，但不含有工藝參數(shù)控制規(guī)定，用于低端質(zhì)量規(guī)定產(chǎn)品排氣，與冷卻塊匹配，無(wú)兼容性。2、由PLC控制，國(guó)產(chǎn)真空泵或進(jìn)口真空泵。可與單芯閥或冷卻塊匹配，由于排氣元件的限制，無(wú)法測(cè)量真實(shí)的型腔真空度，由計(jì)時(shí)器或行程開關(guān)信號(hào)關(guān)閉真空，無(wú)法控制純機(jī)械真空閥。3、由PLC加觸摸屏控制，參數(shù)控制，故障顯示，即時(shí)型腔真空度曲線和真空值顯示，工藝菜單存儲(chǔ)，多語(yǔ)言界面；可兼容機(jī)械閥，時(shí)間/途徑控制的單芯閥以及冷卻塊。進(jìn)口真空泵及全部控制元件。從真空排氣元件分，為對(duì)應(yīng)的下列三類：1、冷卻塊2、由時(shí)間或途徑控制關(guān)閉的單芯真空閥3、由金屬流動(dòng)能機(jī)械關(guān)閉真空的雙芯真空閥從真空技術(shù)角度看以上分類的對(duì)應(yīng)組合：1、真空冷卻塊排氣：所謂的“形式真空”排氣，用于低質(zhì)量排氣規(guī)定優(yōu)點(diǎn):★啟動(dòng)真空排除空氣和煙氣直至金屬充滿型腔★不同數(shù)目的冷卻塊能夠被合并入一種模具(如一模多件)★造價(jià)相對(duì)低廉★維護(hù)簡(jiǎn)樸容易★可與最簡(jiǎn)樸的真空機(jī)匹配缺點(diǎn):★真空停止由冷卻塊中金屬凝固來(lái)實(shí)現(xiàn)★真空排氣能力非常低★所占用的投影面積相對(duì)過(guò)大★有\(zhòng)o"查看更多\“飛料\”信息！"飛料的危險(xiǎn)★無(wú)法精確的控制排氣量★金屬容易粘結(jié)在表面★重復(fù)使用精確度無(wú)法確保★通道污染度高(與采用的\o"查看更多\“脫模劑\”信息！"脫模劑有關(guān)聯(lián))★真空應(yīng)用需要訣竅2、由液壓或氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)的，依靠途徑/時(shí)間提前關(guān)閥的真空排氣：所謂的“半過(guò)程真空”排氣，用于普通質(zhì)量排氣規(guī)定優(yōu)點(diǎn):★排氣能力高★節(jié)省重熔成本★投影面積占用相對(duì)較小★集渣包較小缺點(diǎn):★只可達(dá)成很小的真空度，由于真空在充型過(guò)程前很早時(shí)就已結(jié)束，模外的空氣由于壓差將滲入型腔，同時(shí)高溫金屬|(zhì)<<流將與不潔表面接觸而產(chǎn)生千倍以上的煙氣，因此不是全部的空氣和煙氣被排除★一旦壓射外形變化，用于關(guān)閉真空閥的計(jì)時(shí)器或極限開關(guān)必須加以調(diào)節(jié)★一次性投資成本較高★需要維護(hù)★需要備件★需要與之匹配的真空機(jī)3、由機(jī)械閥靠金屬動(dòng)能關(guān)閥的真空排氣：所謂的“全過(guò)程真空”排氣，用于高質(zhì)量真空排氣規(guī)定優(yōu)點(diǎn):★真空閥將始終啟動(dòng)至壓鑄過(guò)程結(jié)束，低真空度將得以獲得★排氣能力高★節(jié)省重熔成本★投影面積占用相對(duì)較小★可省卻集渣包★真空閥將由合金動(dòng)能關(guān)閉，壓射外形的變化對(duì)真空閥的功效無(wú)影響★真空壓鑄工藝過(guò)程得以精確控制★極高的重復(fù)使用率★最可能達(dá)成抱負(fù)的金屬構(gòu)造缺點(diǎn):★一次性投資成本較高★需要相配的真空機(jī)實(shí)現(xiàn)其諸多功效★需要應(yīng)用“訣竅”★需要維護(hù)★需要備件

真空技術(shù)從應(yīng)用到壓鑄工藝的第一天起就面臨一種排氣元件的問(wèn)題。從排氣過(guò)程上看，“形式真空”排氣即使簡(jiǎn)樸經(jīng)濟(jì)，但無(wú)法實(shí)現(xiàn)工藝控制，換句簡(jiǎn)樸的話說(shuō)，就是無(wú)法懂得真空排氣的真實(shí)狀況；“半過(guò)程真空”即使能夠強(qiáng)調(diào)在慢速階段或者說(shuō)金屬在壓室時(shí)的真空排氣，通過(guò)加大真空閥和真空管路以及真空罐來(lái)達(dá)成超能力排氣，理論上在此時(shí)的真空度將達(dá)成一種非常低的數(shù)值，但隨著真空在充型前的結(jié)束，姑且不管由模具間隙侵入的空氣，單單熱金屬射入時(shí)產(chǎn)生的煙氣就會(huì)由于真空結(jié)束而無(wú)法排除。不難理解到，一單位的殘存液體將產(chǎn)生1000倍以上體積的煙氣，“半過(guò)程真空”至此能夠說(shuō)是前功盡棄了，這能夠從圖7看出其成果；“全過(guò)程真空”是與壓射同時(shí)，實(shí)現(xiàn)全過(guò)程排氣，最大程度上滿足低\o"查看更多\“氣孔\”信息！"氣孔率的唯一手段，也是方達(dá)瑞始終致力于研究和推廣的排氣方式。五、影響真空排氣的因素

某些應(yīng)用了真空系統(tǒng)的壓鑄商經(jīng)常被這樣的問(wèn)題困擾：為什么壓鑄采用了真空系統(tǒng)后效果不明顯？不乏有人得出這樣的結(jié)論：用不用真空系統(tǒng)差別不大！為了更加好地闡明和回答以上\o"查看更多\“疑問(wèn)\”信息！"疑問(wèn)，我們首先來(lái)看看\o"查看更多\“壓鑄件\”信息！"壓鑄件的質(zhì)量構(gòu)成，能夠說(shuō)，任何一種影響質(zhì)量的因素都能夠一票否決最后的鑄件質(zhì)量，這里所說(shuō)的構(gòu)成是指綜合條件下的狀況，任何人都能夠?qū)ζ錁?gòu)成持不同意見，但并不影響用它來(lái)闡明問(wèn)題。從圖8能夠看出，模具和\o"查看更多\“壓鑄機(jī)\”信息！"壓鑄機(jī)將是影響鑄件質(zhì)量的最核心因素。

模具：涉及型腔，澆口和流道以及排氣口的設(shè)計(jì)布置和加工精度；尚有起模\o"查看更多\“頂針\”信息！"頂針和滑芯的設(shè)計(jì)布置和加工精度。對(duì)于重復(fù)使用率規(guī)定極高的模具來(lái)說(shuō)，其質(zhì)量的好壞直接影響了鑄件的質(zhì)量，即\o"查看更多\“模具質(zhì)量\”信息！"模具質(zhì)量差就根本談不上什么產(chǎn)品的高質(zhì)量了。有人說(shuō)模具不好，真空起的作用有限，這是值得贊成的觀點(diǎn)；但對(duì)于另某些人說(shuō)真空對(duì)模具規(guī)定很高，就不能這樣看了。應(yīng)當(dāng)闡明的是，要想生產(chǎn)高質(zhì)量的產(chǎn)品，模具必須要高質(zhì)量，至于采用真空只是在此基礎(chǔ)上解決排氣的問(wèn)題。就是說(shuō)提高模具的質(zhì)量并不僅僅是由于排氣，而是為了提高整體的鑄件質(zhì)量。這一點(diǎn)應(yīng)當(dāng)沒(méi)有\(zhòng)o"查看更多\“疑問(wèn)\”信息！"疑問(wèn)！模具的平整密合是最基本規(guī)定，從現(xiàn)象上看，不\o"查看更多\“飛料\”信息！"飛料就能夠滿足真空排氣的應(yīng)用。尚有人問(wèn)：與否在模具間加密封？答案是不必，由于我們要做的是盡量排除型腔內(nèi)的氣體，但不是規(guī)定一定得將型腔內(nèi)的氣壓降至絕對(duì)真空零毫巴，這既不經(jīng)濟(jì)也很不現(xiàn)實(shí)，況且密封的采用效果并不抱負(fù)。再有，存在于型腔中的煙氣在大多數(shù)的時(shí)候會(huì)被低估，并在排氣設(shè)計(jì)中沒(méi)有被計(jì)算到。最后，模具的經(jīng)常性的維護(hù)不僅對(duì)\o"查看更多\“模具壽命\”信息！"模具壽命有益，也對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的持續(xù)性和真空排氣有利。

\o"查看更多\“壓鑄機(jī)\”信息！"壓鑄機(jī)：同樣的，好產(chǎn)品不大可能出自于狀況很差\o"查看更多\“壓鑄機(jī)\”信息！"壓鑄機(jī)。即使最佳的周邊設(shè)備的使用也并不能解決\o"查看更多\“壓鑄機(jī)\”信息！"壓鑄機(jī)本身不良的狀況。因此\o"查看更多\“壓鑄機(jī)\”信息！"壓鑄機(jī)的選擇也是出于對(duì)鑄件質(zhì)量考慮，而不是真空應(yīng)用的額外規(guī)定。模板平行，鎖模力適宜，壓室和沖頭的間隙不\o"查看更多\“飛料\”信息！"飛料，對(duì)于真空的應(yīng)用已足夠。尚有就是沖頭的速度過(guò)快的工藝過(guò)程，對(duì)真空排氣|<<是個(gè)挑戰(zhàn)，可能使得排氣能力來(lái)不及充足發(fā)揮。

另首先，真空系統(tǒng)的選擇也會(huì)影響到其最后效果。選擇“形式真空”（黑線）還是“半真空”（棕線），還是“全真空”（藍(lán)線）將會(huì)直接影響到其壓鑄工藝成果。見圖9，“形式真空”的最抱負(fù)的排氣狀況約為“全真空”的50%，而“半真空”就很難說(shuō)了，多數(shù)狀況下比“形式真空”還不抱負(fù)。這里還涉及真空機(jī)和排氣元件的合理選擇。第三，真空應(yīng)用的“訣竅”。即真空應(yīng)用設(shè)計(jì)，涉及排氣點(diǎn)的選用，排氣道的布置和截面積大小，等等。作為一種理論也好，作為一種經(jīng)驗(yàn)也好，真空應(yīng)用有著它自己一定的規(guī)律可循。如果把真空技術(shù)簡(jiǎn)樸的理解為一接上真空排氣問(wèn)題就解決了，那不是被供應(yīng)商誤導(dǎo)，就是對(duì)真空技術(shù)有誤解。對(duì)于真空系統(tǒng)的供應(yīng)商來(lái)說(shuō)，只能提供設(shè)備而不能提供應(yīng)用技術(shù)的，不可能會(huì)滿足壓鑄商的質(zhì)量規(guī)定。真空系統(tǒng)供應(yīng)商必須要將真空應(yīng)用的“訣竅”傳授給壓鑄商，用以解決不同產(chǎn)品的排氣規(guī)定。第四．對(duì)的理解真空排氣的效率問(wèn)題。一種選型得當(dāng)?shù)恼婵諜C(jī)提供的是一種充足的瞬間排氣