产业评析压铸技术的进展及应用动向（上）-金属工业研究发展中心.PDFVIP

產業評析 壓鑄技術的進展及應用動向（上） 金屬中心 ITIS 計畫 劉文海 出版日期：2008.09.09 一、前言 在採用冷室壓鑄機之傳統壓鑄法場合中，一般之射出速度在 1〜3m/sec （澆口 通過速度為 20 〜70m/sec ），鑄造壓力為20 〜120MPa ，由於金屬液在高壓、高速狀 態充填模穴，模穴中的大部分氣體來不及排出而不可避免地捲入到金屬液中，並 以氣孔形式存留於鑄件內，所以普通壓鑄件不能進行熱處理，亦不能焊接，導致 壓鑄件的機械性能無法進一步提高，限制了壓鑄件在重要或大型複雜的荷重零組 件，如轎車、機車之保安結構件上的應用，因為這些結構件具有以下特點，所以 要以傳統的壓鑄技術來製造有所困難： ◎必須與其他的構件焊接結合； ◎為了確保其機械性質，有時需要進行 T6 等包含有固溶化的熱處理； ◎屬於受力結構件，因此特別需要高延性； ◎屬大型工件 二.特殊壓鑄法的種類 長期以來，為了拓寬壓鑄件的應用範圍，提高壓鑄件的機械性能，已研發了 一些新的特殊壓鑄工法，如層流充填法、超低速壓鑄法、充氧壓鑄法、真空壓鑄 法等。上述工法的主要目的都在於減少金屬液充填過程中的捲氣現象，進而提高 鑄件的機械性能。由於層流充填法之生產效率低，充氧壓鑄法操作工序複雜、製 程參數不易控制，所以實際生產中這兩種方法應用甚少。而真空壓鑄法則是將模 穴中的氣體抽出，金屬液在真空狀態下充填模穴，因而捲入的氣體少，鑄件的機 械性能高。並且真空壓鑄和普通壓鑄方法一樣，操作方便，不降低生產效率，所 以真空壓鑄法自出現以來，隨著相關技術的改進，其應用愈來愈廣泛，歷年來已 實用化之特殊壓鑄法的種類及特徵參見表 1 。 三、低速充填壓鑄法 將熔湯以低速射出來進行充填的壓鑄法，始於美國的 General Motors 公司於 1959 年開發成功的 Acurad 法，GM 於 1966 年公開這項技術時，已經有 45 台的壓 鑄機進行生產。Acurad 是取 Accurate 、Rapid 、Dense 這三個字的字首所合成的造 字。此法係利用厚澆口與低射出速度來達成層流充填且無氣孔發生，透過嚴密的 模具溫度控制實現方向性凝固，並利用內補縮柱塞的加壓來達到無縮孔狀況，因 而可以得到緻密而且可以焊接的壓鑄件。 由於這項專利是無償公開的，因而日本在 1970 年代也導入並對高品質壓鑄件的生 產作出了貢獻。然而由於不適合於薄肉製品以及必須進行煩瑣的熱解析，因此後 來也就不再被使用了，不過，它的基本構想後來卻被利用為低速充填壓鑄法的原 -- 1 ITIS 智網 .tw 經濟部技術處 ITIS 計畫成果，未經同意不得轉載 理。 表 1 特殊壓鑄法的種類及特徵 充填方式 壓鑄法 特徵 低速充填 低速充填壓鑄 由於是低速充填因而氣體缺陷少，鑄件可以進行焊 法 接或熱處理。不適合於薄壁製品，有擠壓壓鑄法和 中壓壓鑄法兩種。 半固態壓鑄法 由於是在固液共存狀態下充填，因而鑄件縮孔和氣 體缺陷少，耐壓性優異，鑄造毛邊的發生也少。由 於模具的熱負荷減少因此模具壽命長，因低速充填 可以減低氣體缺陷，因而鑄件可以進行焊接或熱處 理。 高速充填 高真空壓鑄法 由於在模穴內產生高真空（10kPa