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      高真空壓鑄技術及其應用
      2022-02-11  閱讀

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        【康沃真空網】高真空壓鑄技術是指在金屬填充壓鑄模型腔的過程中,利用真空源排出壓鑄模型腔內部的空氣使之真空度達到90kPa以上(絕對壓力10kpa以下)的一種壓鑄成形技術。高真空壓鑄的優點是能減少鑄件內部氣孔,提高材料的力學性能,適合于高強度高韌性、復雜薄壁零件的生產,特別是在汽車受力件的制造上具有很強的技術和效率優勢。

        1 高真空壓鑄工藝概述

        壓鑄工業史上,真空壓鑄的首次嘗試出現在1872年,由于條件不成熟,實際應用效果不大,沒有幾年就停止了。1932年,L.Fromer歸納了兩種基本方案,一個是直接從模具排氣道抽氣,另一種是將模具直接置于真空箱內部,但最終都因真空系統難于實現而放棄。50年代,真空壓鑄出現復蘇跡象。各國競相研發,取得一些技術的突破,但是因一些技術難題以及高昂的成本又步入低潮。

        高真空壓鑄是指壓鑄模型腔內的真空度達到90kPa以上的壓鑄方法,其實現方法有三種:一是Vacural法,由德國Muller-Weingarten公司和Vaw公司聯合研發;二是MFT法,由德國的Alcan-BDW公司推出,還有一種Vacuum Golve Box法,由日本雅馬哈公司開發。

        Vacural法是通過升液管將壓室和熔化爐直接連通,金屬鋁液通過抽真空的方式被吸入到壓室內,當真空度達到預定值時再壓射成形。Vacural法缺點是需要專用壓鑄機,且價格昂貴,加上受專利技術的保護,應用受到限制。

        MFT(Minimum Fill Time)法只需要采用普通的壓鑄機,其工作原理首先抽取壓鑄模型腔中的空氣,使型腔內真空度到90kPa以上,然后利用多澆道以及大面積的內澆口迅速將金屬鋁液充填型腔。

        Vacuum Golve Box法是將整個模具放置在一個密封罩里面,并設置幾個抽氣回路來抽取密封罩內模具中的空氣,確保壓鑄模型腔中的高真空度。

        2 高真空壓鑄技術的應用

        近年來,中國汽車工業迅速崛起,由于壓鑄產業與汽車工業的高度關聯,再加上電梯梯級、摩托車、五金、建筑、電子通信等行業對壓鑄件的需求不斷增加,使得國內壓鑄產業也獲得了蓬勃發展。但從全球經濟發展趨勢看,全球資源的日趨緊張和全球氣候變暖對汽車行業提出了更高的要求,低碳環保的理念更加深入人心,因此汽車的節能減排是實現汽車工業可持續發展的重要目標。

        汽車輕量化是汽車實現節能減排的重要方法之一,目前以鋁代鋼的輕量化技術是汽車發展的一個重要方向。全世界汽車工業的用鋁量占總的鋁消費量的30%以上,居于首位,就中國而言,汽車工業用鋁量占比達到28%,僅次于建筑行業用鋁量。而壓鑄作為鋁合金的主要成形方法之一,如何充分發揮壓鑄的技術、效率及成本優勢,特別是利用壓鑄方法生產高性能、高質量的鋁合金壓鑄件是工業發達國家競相研發和推廣應用的技術領域之一。

        3 高真空壓鑄技術的優勢

        雖然壓鑄技術具有效率、性能、成本的綜合優勢,但壓鑄成形過程中由于金屬液高速噴射填充型腔,型腔中的氣體來不及排出,不可避免會卷入到金屬液中,并以氣孔的形式殘留到鑄件中,所以普通壓鑄件的性能不是特別高,鑄件也不能通過固溶熱處理進一步強化其性能,從而在重要和復雜受力部件如汽車、摩托車保安零部件上的應用受到限制。

        長期以來,人們為降低壓鑄件內部氣孔缺陷,提升壓鑄件內部質量,提高壓鑄件力學性能,研發了許多新的特殊褐方法,如層流充填法或超低速壓鑄法、充氧壓鑄法、真空壓鑄法等。上述方法都力爭減少高速金屬液在充填過程中的包裹氣體現象,從而達到提高鑄件內部質量的目的。由于層流充填法存在生產效率低,對鑄件結構有特定要求;充氧壓鑄法操作工序復雜,工藝參數不易控制等缺點,所以實際生產中這兩種方法應用甚少。真空壓鑄法則是先將型腔中的氣體抽出,然后金屬液在真空狀態下充填型腔,因而卷入的氣體少,鑄件的內部質量好。真空壓鑄法不僅繼承了普通壓鑄方法的優點,且大大改善了普通壓鑄工藝的氣孔缺陷。而采用高真空壓鑄技術生產的鑄件可以進行焊接,熱處理加工,例如由高真空壓鑄技術制造的汽車重要受力件:底盤懸掛梁、三角臂、轉向臂等。所以真空壓鑄法自出現以來,表現出強大的生命力,成為提升壓鑄件質量和性能的首選工藝,得到壓鑄企業越來越多的重視和應用。


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