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高真空压铸技术在汽车铝合金铸件的应用

陈学美，朱仁举?

卡斯马汽车系统（上海）有限公司，上海201814?

摘要：根据真空压铸的原理及优势，指出了高真空压铸技术开发的主要内容；高真空压铸技术在传统铝合金压铸汽车配技术革新、铝合金副车架、新能源电池壳体及汽车铝合金结构件的应用。提出高真空压铸技术的未来发展方向。

关键词：真空压铸；真空阀；喷涂；压铸模具

在欧洲，从1994年AudiA8轿车的全铝合金立体构架开始，高真空压铸技术的应用领域得到了切实的扩展，技术本身也获得持续发展，对汽车轻量化及改善燃油经济性作出了积极的贡献。从2010年以后，国内几大汽车零配件厂陆续引进了真空压铸技术，2014年首批件进入量产阶段。

1真空压铸?

1.1原理?

真空压铸技术是在传统压力铸造技术的基础上辅以对型腔抽真空技术，即先采用真空抽取装置将压铸模内压室和型腔内的气体抽出，使金属熔体在相对真空的条件下充填型腔。在压铸过程中利用真空压铸技术抽出压铸模内压室和型腔内的气体，能消除或显著减少压铸件内的溶解气体和气孔，提高铸件内部组织致密度，从而达到提升压铸件的表面质量和综合力学性能的目的。

高真空压铸技术主要有方法，一是德国Muller-Weingarten公司和VAW公司联合研发的Vacural法，二是德国Alcan-BDW公司推出的MFT法，又称High-Q-Casting。

Vacural法的工作原理，它是将熔化炉通过升液管和压射室直接相连，当模具合模时，模具型腔、压射室及升液管形成一个封闭的空腔；抽真空开启，将金属液吸入到压射室内进行定量，冲头开始起低速，封闭压射室上的进料口，继续抽真空，直至冲头起高速前型腔达到设定的真空度后关闭真空，冲头进行高速压射成型。

MFT的工作原理，当模具合模时，铝液定量后通过导流槽进入到压射室内，冲头起低速封闭浇料口后设备开始抽真空，待冲头起高速，充填至型腔2/3时关闭真空完成压射成型。其工艺特点是采用多浇道和大截面积内浇口，以保证金属铝液在极短时间内填充满型腔。MFT的优势在于应用到普通压铸机上，真空阀本身的重复生产性高、反应时间稳定、能对每个铸造循环实施监控、可在动模或者定模多重真空系统上加以扩展以及易于保养；型腔的真空度可达到20-50mbar.

1.2真空压铸优点?

真空压铸生产的铸件具有以下优点：

压铸件可进行热处理；

压铸件具有良好的焊接性；

降低了铸件内部的气孔率，使铸件内部组织致密，提高了压铸件的机械性能；

改善了充型条件，能够生产壁厚薄，结构较大的铸件；

真空度的存在，减小了型腔内的反压力，压射比压可以降低，有利于延长压铸模具寿命。

2高真空压铸技术开发?

2.1铝液的熔炼?

铝合金液质量优劣会严重影响到铸件质量，合金的化学成分、杂质含量、含气量及含渣量等都会影响铸件的力学性能。熔炼的合金锭与回炉料的比例需要严格控制，回炉料需要进行清洁及烘干处理。熔炼的温度控制在670?760°C以内，过高易发生氧化吸气，过低温度不易分离夹渣且影响熔化效率。

铝合金液的净化按照机理可以分为吸附精炼和非吸附精炼。其中吸附精炼依靠精炼剂产生吸附氧化夹杂及其表面依附的氢气，达到净化铝液目的。而依靠其它物理作用的精炼方法统一称为非吸附精炼。

目前最为常用的精炼方法是采用氮气（或氩气）通过除气机的旋转头吹入到铝液中，精炼过程需要控制铝液的温度、气体流量、除气机的转速、除气机旋转头插入铝液的深度及除气精炼的时间。

2.2真空阀的选用?

真空阀是真空压铸的一个核心，目前真空阀有机械式结构、液压式电磁控制阀结构及冷却排气片结构。

机械阀的工作原理是利用合金液的动能在最后充型点将机械阀关闭。

液压式电磁控制阀工作原理是阀镶嵌到压铸模具中，其优点排气能力大，抗污染能力强；缺点是需要电磁控制及液压源，关闭响应时间受电磁阀影响。且对压铸单元控制系统要求高，阀的工作过程受压铸设备控制。

冷却排气块按照结构又分为平面排气片和立体排气片，其中立体排气片“开思特”三维搓衣板较平面排气片具有更大的抽气通道截面积，提高抽气效率。按照冷却方式又分为水冷式和自冷式，其中水冷式通常采用热作模具钢加冷却水通道；自冷式的原理是靠自身传导热量来将排气块中的合金液冷却，铍铜合金是最适合的制作材料。

选择何种真空阀，取决于设备接口及对铸件质量的要求。

2.3喷涂技术?

压铸模具的喷涂的主要作用是在模具表面形成保护膜，降低铸件与模具之间的粘附力，使铸件从模具中顺利脱模；减少铸件与模具成型部位的摩擦；且对模具表面进行冷却，使模具温度保持平衡。针对不同模具型腔，设计相应的成型喷涂头，选择合适的脱模剂，确保型腔各个部位能够得到被有效均衡喷涂。

2.4压铸模具?

2.4.1压铸模具设计??

确定好分型面，选择内浇口位置，布置好内浇