【硕士论文】铝合金压铸用高真空技术的开发与应用.pdf

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1、华中科技大学硕士学位论文摘要压力铸造（简称压铸）的特点是高速高压。在压铸过程中，金属液内不可避免地卷入了气体，因此压铸件不适合通过热处理来提升力学性能。高真空压铸方法是一种减少压铸件内气孔，提升压铸件力学性能的有效方法。基于高真空压铸中的MinimumFillTime法（简称MFT法），本文通过参考已有设计，研发了一种新型高真空压铸用真空截止阀及真空系统，并通过验证性实验证实了自行设计的高真空压铸系统可以正常工作，高真空压铸件适用于实施热处理。本文设计的新型高真空压铸用真空截止阀沿用了已有真空截止阀的一主动一从动两类活塞的结构，以及由液态金属冲击主动活塞提供动力，通过传动机构带动从动

2、活塞封闭气路的动作原理。其特点在于采用了杠杆作为传动机构，具有传动比可调，活塞关闭灵活、快捷、可靠的优点，避免了现有设计灵活性差、可靠性低的缺陷。而本文设计的高真空压铸用真空系统的抽气能力强，可在1s之内使模具型腔中的真空度达到91KPa，满足高真空压铸工艺的要求。本文针对高真空压铸技术，设计了一种新的高真空压铸用模具的密封方法，压铸了ZL101合金试样，比较了普通压铸和高真空压铸试样在铸态和热处理态下的外观、力学性能以及微观组织。结果表明，对ZL101合金采用高真空压铸工艺，可以使铸件的抗拉强度提升至204.55MPa，伸长率提升至7.84%，分别比普通压铸工艺提高了17.16%和

3、71.98%。在实施T6热处理之后，高真空压铸试样的表面无明显鼓泡，抗拉强度也比铸态提高了7.68%，但伸长率相比下降了6.78%。关键词：高真空压铸;真空截止阀;真空系统;压铸铝合金;强度;伸长率I华中科技大学硕士学位论文1绪论材料成形的方法多种多样，但人们总希望材料加工方法容易操作，适用性强，而且制件质量高，以满足科技发展对制件形状尺寸和材料性能的要求。铸造方法成本低廉，能采用大范围的材料制成具有一定精度的制件，且几乎不受制件的大小、厚度和形状复杂程度的影响，因此它成为工业生产的重要组成部分，同时也是现代[1]机械制造工业的基础工艺之一。铸造通常是指用熔融的合金材料制作产品的方法

4、——将液态合金注入预先制备好的铸型中并使之冷却、凝固，从而获得毛坯或零件，这种制造过程便称为铸造，[2]所铸出的产品则称为铸件。大多数铸件作为毛坯，必须经过机械加工后才能成为各种机器零件；部分铸件当达到使用的尺寸精度和表面粗糙度要求时，便可作为成品或零件直接应用。铸造的种类很多，按造型方法习惯上分为：①普通砂型铸造，包括湿砂型、干砂型和化学硬化砂型3类；②特种铸造，按造型材料又可分为以天然矿产砂石为主要造型材料的特种铸造（如熔模铸造、泥型铸造、铸造车间壳型铸造、负压铸造、实型铸造、陶瓷型铸造等）和以金属为主要铸型材料的特种铸造（如金属型铸造、压铸、连续铸造、低压铸造、离心铸造等）两类

5、。[3]近年来，我国轿车工业呈现出井喷式发展。然而，当今国际石油价格持续飙升，这为我国乃至世界轿车工业提出了“减轻质量、节约能源、提高安全性”的新要求。于是，“轿车轻量化”成为了各国轿车工业的中心话题。目前为止，以铝代铁、以铝代钢是“轿车轻量化”的主要措施，如德国大众生产的AUDI-A8轿车便采用了全铝制[4]车身。而作为铝合金成形主要方法的压铸工艺，也就成为了目前“轿车轻量化”研究中的焦点。1.1压铸工艺及其优点压铸（简称压铸）的实质是在高压作用下，使液态或半固态金属以极高的速度充填进入压铸模具型腔，并在压力作用下成型和冷却凝固而获得铸件的一种成形工艺。由此可见，高压和高速充填压铸

6、模具型腔是压铸工艺的两大特点——它常用的5压射比压是从几千至几万KPa，最高时甚至达到2×10KPa；同时，它的充填速度约在10~50m/s，有些时候甚至可达100m/s以上，因而充填时间很短，一般在0.01~0.2s[5~7]范围内。1真空袋真空包装袋http://www.longtengbz.com/华中科技大学硕士学位论文由于有着高压和高速充填压铸模具型腔这两大特点，压铸工艺相比于其它液态[8]成形方法，具有以下3方面优点：①产品质量好：1.铸件尺寸精度高，一般可达IT11~IT13级，有时甚至高达IT9级；2.表面光洁度好，表面粗糙度达Ra0.8~3.2µm，有时甚至可达Ra

7、0.4µm；3.压铸件组织致密，具有较高的强度和硬度：因为液态金属是在压力下冷却凝固的，加上充填时间极短，冷却速度极快，所以在压铸件上靠近表面的一层金属晶粒较细，组织致密，这不仅使铸件表面具有良好的耐磨性和耐蚀性，还提高了整个铸件的硬度——压铸件抗拉给出强度一般比砂型铸造提高25~30％，但伸长率有所下降；4.尺寸稳定，产品互换性好；5.可以制造形状复杂、轮廓清晰、薄壁深腔的金属零件：因为熔融金属在高压高速下保持高的流动性，因而能够获得其他工艺方法难以加工