[发明专利]真空低速压铸方法

说明书

本发明涉及一种真空低速压铸方法，适用于压铸设备，压铸设备包括压铸机、模具、抽真空系统，压铸机进一步包括压射室和压射冲头，抽真空系统进一步包括真空阀，其特征在于，包括以下步骤：模具预热步骤，预热模具；浇注准备步骤，将金属液浇入到压射室，并将压射冲头移动至压射室；抽真空步骤，在压射冲头移动至封闭压射室的浇注口时，真空阀打开，开始对模具的型腔进行抽真空；压铸步骤，在抽真空的同时，压射冲头以一定速度推动金属液直至金属液充满模具的型腔，当金属液充满模具的型腔时，真空阀关闭，对模具的型腔的抽真空操作停止，在压射冲头加压条件下，金属液在模具的型腔内凝固；开模步骤，将模具的型腔打开，取出模具型腔内的铸件。

技术领域

本发明属于压力铸造技术领域，具体地涉及一种真空低速压铸方法。

背景技术

压力铸造是一种高品质、高效、节能、环保的液态金属精密成形技术，主要适用于铝、镁等合金零件的铸造成形。在传统高压压铸工艺中，金属液以高速喷射态填入型腔，根据北美压铸协会的推荐，铝合金压铸的充填速度约为50m/s，镁合金压铸的充填速度约为70m/s。在如此高的充型条件下，型腔中的气体容易被卷入金属液中，充型结束后在铸件内形成大量的气孔，因此，成型后的常规压铸件的力学性能，特别是拉伸延伸率都低于1％，不能进行高温固溶热处理，从而无法完全发挥铸造铝合金材料的力学性能优势。如果传统压铸件需要焊接加工，由于焊缝区域的气孔率一般都很高，因此焊缝/焊点的强度也不高。

因此，业内采用了各种降低铸件气孔率的方法，例如超低速充填压铸技术(或者称为间接挤压铸造技术)、充氧压铸技术、高真空压铸技术等。

超低速压铸技术是通过降低金属熔体在模具型腔内的流动速度，减少铸件的卷气风险。间接挤压铸造也是超低速压铸技术的一种类型，装备通常为立式结构，该结构能有效减少金属液充填过程中的紊流，提高铸件的致密性。该技术生产的铝合金部件能够通过完全固溶热处理来提升力学性能，但是该技术由于熔体流动速率很慢，通常低于0.2m/s，金属液与料筒或者模具的接触时间过长，在熔体充填型腔结束之前，局部熔体温降到半固态区间甚至已经部分凝固，容易导致最终铸件形成冷隔或者浇不足缺陷，微观组织容易呈现大量不均匀初生晶粒和微小晶粒无序分布，导致铸件质量和性能不合格。此外，超低速压铸或者间接挤压铸造技术通常只适合于壁厚大于8mm以上的厚大铸件，不适合于薄壁铸件。

充氧压铸技术是一种将模具型腔内预充入氧气，替代传统压铸型腔内的空气，当金属熔体高速填充进入模具型腔时，氧气与熔体发生反应，生成氧化铝颗粒，最终留在铸件或者溢流槽内。虽然该技术可以大幅降低铸件内的气孔含量，对于有气密性要求的铸件非常有效，但是该方法会导致氧化物的不均匀分布，容易导致铸件局部氧化皮/渣缺陷，无法生产承受载荷的部件，不适合大规模应用。

高真空压铸法是将型腔中的气体抽出，金属液在真空状态下充填型腔，因而卷入的气体少，铸件的力学性能高，且真空压铸继承和保持了普通压铸法的优点。高真空压铸技术是近年来在普通真空压铸基础上发展起来的新成形技术，其特点是模具型腔中的真空度达50mBar以下，生产的压铸件可焊、可热处理。通常来讲，该技术需要同时在料筒和模具型腔内进行抽真空处理，由于压铸工艺过程中，金属液的填充速度很快，该技术对抽真空系统要求很高，而且缺乏非常高效稳定的真空阀技术和模具密封技术。例如，中国专利 ZL200510083765.7、发明名称为“压铸机的真空控制装置及真空压铸方法”，在该专利文件中采用相对压力真空计检测型腔中的压力，阀的驱动则采用电磁力驱动。这种方法由于将相对压力真空计置于高温型腔中，真空计存在寿命短、可靠性差，电磁驱动力过小，阀芯易卡住等缺点，而且，该技术对压铸机的稳定性要求很高，对压铸其他相关技术例如喷涂取件、模具温度控制、压铸材料的铸造性能都有非常高的要求。因此，该技术目前只控制在少数高端压铸企业，相关产品价格昂贵。

发明内容

为了解决上述超低速\挤压铸造、高真空压铸方法存在的诸多技术缺陷，本发明提供了一种操作简单、易于实现的真空低速压铸技术，采用低速充填型腔的压铸和模具内抽真空相结合的方法，生产出可热处理的压铸件。