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真空压铸不是解决压铸件内部缺陷的灵丹妙药

2009-10-17来源:压铸网
核心摘要:——兼谈真空压铸的局限性、替代性及其递进技术      真空压铸概念性、科研性大于其经济性,是一项工
——兼谈真空压铸的局限性、替代性及其递进技术 
    真空压铸概念性、科研性大于其经济性,是一项工业适用性不广的技术。一方面,真空压铸在解决铸件内部气孔缺陷上,有更多的其它工艺或方法对其有替代性,不具有工业经济性的优势,另一方面,真空压铸的使用对解决铸件的缩孔缩松缺陷毫无意义。提出“终极成形工艺”的概念,认为连铸连锻技术是真空压铸和其它铸造工艺的递进工艺。简介了我国的发明专利技术——挤压压铸模锻技术对连铸连锻工艺与装备技术所作的贡献。  
     真空压铸在行内一直给人一种神秘的面孔,但无论是在公开的论文与真实的实践上,我们能见到的远非对真空压铸所感性认识的;真空压铸的研究性、象征的意义远比其工业应用的经济性强,我们真能看到的在工业上普遍应用的成功例子并不多。有点可悲的反而是,它并不是我们从新闻宣传上所得到的,甚至从某些“成果鉴定”所得到的信息。我们甚至可以定性地说,现阶段真空压铸并不具有普遍工业应用的意义。敢于这样说的原因在于,真空压铸远不是解决压铸件内部缺陷的独味单方,更非灵丹妙药,它不具有广泛的适用性。
     1.分清压铸件内的气孔与缩孔缩松现象的成因 
     “气孔”与“缩孔”,是铸件内部两大缺陷,其成因却是顾名思义的完全不同。
     气孔的形成,当然是由于铸件在充型时由于排气问题所产生的,孔隙内存有气体;而缩孔缩松的形成,却完全不与排气相关,它的成因是熔体从液体到固体的相变过程,由于得不到有效补缩所必然产生的现象。气孔内部存在气体,但缩孔缩松内部却是真空的。
当我们剖开压铸件时,我们要分清其内部的孔隙缺陷,哪些是气孔形成的,哪些是缩孔缩松,哪些又同时是这两种的共同体。一定要纠正那种以直觉不加分析就误认为都是“气孔”的错误。
     2.成因不同,解决问题的方法与手段就不同 
     2.1一般地说,压铸件存在气孔,是由于压铸充型速度或充型方式不能使模具(铸型)内部的气体及时排出而产生的。其中,充型速度是最大的影响因素,其次是受模具(铸型)的排气设计的合理与充分因素影响。
     压铸工艺是否需要高速充型,与压铸件的厚薄程度与结构复杂性、均匀性相关。铸件越薄越复杂,所需的充型速度越高。所以,薄壁压铸件(或压铸件的薄壁部位)如有内部缺陷,比较多的应是气孔,很大方面是由于需高速充形时卷气所产生的。
     由于工业上有大量的结构件(与活塞、轮毂、发动机缸体等功能件相对)要生产,压铸工艺几乎就成了最好的工艺形式。又由于结构件往往要求轻、薄,所以压铸工艺参数,就只能选择高速高压充型的方式。因此,这类压铸件模具的排气结构设计,就是不可或缺和非常重要了。
     2.2由于铸件的缩孔缩松内部是真空状的,并不是由于排气问题所产生,要解决这个问题,靠改变充型速度、充型方式与排气方式都会毫无结果,增加真空装置也肯定无济于事。
压铸件存在气孔的现象,虽与排气问题绝对相关,但真空技术与压铸技术的结合,它所表现的最大作用,也不过是一个辅助排气的功能。就实践中可能实现的状况看,这种所谓的真空,也只不过是一种“粗真空”,甚至连这种状态都达不到。而充型方式的不同、铸件结构工艺性本身的差异,都会导致真空压铸件内部仍然存在空隙的缺陷。
2.3可以得出定性的初步结论,这就是真空压铸对解决需要高速压铸工艺生产的薄壁件,解决内中的气孔问题有帮助,但对于厚壁压铸件,对于低速充型的压铸件,对于熔体相变收缩产生的缩孔缩松现象,它能取得的实效是非常有限的。
真空压铸,我们可以有针对性地选用,但无需不加分析地对它迷信与崇拜,它的适用性、经济性所导致的可用范围其实是很窄的,可以由很多方法或工艺所替代。这在下面将会提到。
3.普通压铸机已是一种能实现多种工艺方式的设备 
3.1不知为什么,人们一直看窄与用窄了压铸机的功能,它可实现的功能远比现时我们所认识和普遍在用的要多得多。
现时市面上的压铸机,它是一种充型功能参数覆盖面很广的设备,它的充型速度与充型压力都是从零开始无级可调的,其充型参数组合,覆盖了现时所有的充型铸造工艺参数,包括低压铸造、差压(负压、真空吸铸)铸造重力铸造等,也包括了半固态加工的流变铸造和某种形式的触变铸造。我们现时用得最多的功能是它的高速高压铸造,但却不要忘了,它还有上述非常丰富的其它功能。
举例来说,用普通压铸机的低速低压充型工艺特性,生产某些低压铸造件,并且不存在缩孔缩松缺陷,也是完全有可能的;同样,用普通压铸机生产某些结构的挤压铸造件,也是可以十分成功的,毛坯的局部,也是可以达到锻态组织的。那种习惯思维,认为压铸机不能生产功能件,不能生产可以热处理固溶强化毛坯,不能生产低流动性的合金、变形铝合金(如ZL203、LY12、6061等),都是错误的。认为普通压铸机不能生产镁合金铸件的观点,或让这些观点所误导,同样是应该纠正的。
3.2用压铸机生产铸件,工艺种类的选择是排在第一位的,其次是工艺参数的决定,第三是外围的,包括模具(铸型)及其排气结构设计。
因此,运用压铸工艺生产哪怕确需高速充型成形的复杂铸件,在制定工艺参数时,仍要遵循这样的原则,这就是在满足充型的条件下,选择最低的充型速度,最大限度设计好顺利排气的系统,而肯定不是一开始就去选择真空压铸这个复杂且昂贵的工艺与真空模具结构。
3.3我们得出进一步的结论是,真空手段,只是多种排气形式可选择的手段之一,它并不是绝对的,也称不上有什么绝对的优势。
一个不能忽视的因素是,增加了真空手段,就使得整个真空压铸工艺保证系统比其它工艺措施复杂得多,生产成本也会相应增加。真空压铸作为一种工艺手段,它在工业生产中是否具有比较优势,这是必须考虑的因素。
4.连铸连锻技术是解决铸件缩孔缩松缺陷的终极手段 
4.1解决铸件存在的孔气问题,可以采用包括真空手段在内的各种方式方法解决,但解决铸件的缩孔缩松缺陷,就只能通过补缩的方法解决。
在压铸机上进行的所有铸造工艺,包括“低速低压充型压铸”工艺,最后都面临着同一个问题,就是如何解决这类铸件的缩孔缩松缺陷。而解决所有充型铸造(包括压铸、低压铸造、差压、重力等)缩孔缩松缺陷的终极工艺,莫过于连铸连锻工艺了。
4.2无论我们在铸造的工艺环节中怎么样努力,我们也只能得到铸造性能的毛坯,但如果我们在这个基础上进行锻造,我们就能得到锻造的毛坯。如果能运用连铸连锻的工艺同时完成,那么就能更节能更高效和高质量地生产出锻造毛坯来。
与“先铸后锻”工艺相比,连铸连锻工艺不但生产成本更低,并且所生产出来的毛坯,尺寸精度更高(IT8级以上),表面光洁度(粗糙度)更好,可以达到机加工的镜面反光水平。连铸连锻工艺实现了比精锻这类“无切削、少余量成形”工艺更提高一步的工艺,达到普通机加工的水平,所以被称之为“终极成形工艺”。
4.3我国已开发出全世界最先进的连铸连锻装备,它的名字叫做“挤压压铸模锻机”,又简称“压铸模锻机”或“液态模锻(熔汤锻造)压铸机”,分立式与卧式,冷室式与热室式充型四种主体机型。它是一项发明专利技术。这种连铸连锻设备可以生产出结构与普通压铸件一样复杂的锻件毛坯,且其生产效率、车间生产成本可与传统压铸件保持大体一样的水平。
5.结语
真空技术与现代压铸技术的结合,并不是有效清除压铸工艺固有致命缺陷的方法。它不是解决铸件内部气孔问题的唯一方法或最好方法,也不是最简单与最经济的方法;对于铸件内部的缩孔缩松缺陷,可定性地说,它是一种完全无效的方法。
真空压铸技术适用的范围,一般的只局限于需高速生产的薄壁铸件,其它类别的铸件,无论从经济上与技术上,它都不是一种好的适用的工艺方式,很多工艺都对它有替代性。
无论是真空铸造还是其它铸造工艺,都需解决熔体相变收缩产生的缩孔缩松缺陷,连铸连锻工艺为彻底解决这个问题提供了一个思路,并实现将铸件转化成锻件。而我国的连铸连锻工艺与装备技术已达到世界领先水平。
(责任编辑:黎翠婷 )
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