
在我国,压铸始于 20 世纪 40 年代中后期。20 世纪 90 年代以后,科技进步和国内汽车、通信、电子、房地产等行业的快速发展为我国压铸业提供了源源不断的发展动力,压铸业迅速成长为新兴产业。从 1995 年到 2005 年的短短十年间,我国压铸件年产量从 26.6 万吨迅速增长到 87 万吨,年均增长率高达 20%,铝合金压铸件占压铸件总产量的 3/4 以上。特别是进入 21 世纪后,汽车工业的飞跃发展,使中国的压铸件产量迅速增长。
发展已成为现阶段压铸业发展的主要动力。然而,汽车普及带来的日益严重的环境问题也引起了人们的关注。据报道,汽车每年向大气排放的二氧化碳超过 40 亿吨,占全球二氧化碳排放总量的四分之一,而且随着汽车保有量的增加,其排放量还在逐年增加。同时,汽车油耗也是全球油耗的重要组成部分。
大量试验证明,汽车轻量化是节能减排的重要手段。文献指出,汽车每增加 1 千克铝,在生命周期内可减少约 19 千克二氧化碳,汽车重量可减轻 10%。可减少 5%至 7%的能源消耗,百公里油耗可减少 0.7 升。汽车的轻量化要求一方面需要使用高强度材料,另一方面需要使用轻质材料。铝合金是一种轻质材料,其密度仅为钢材的 1/3。
使用铝合金可以显著减轻重量。例如,典型铝制零件的第一次减重效果可达 30%-40%,第二次减重效果甚至可达 50%。因此,汽车用铝量逐年增加。2006 年,欧美日汽车平均用铝量已达 127 千克/辆,预计 2015 年前,欧洲汽车平均用铝量可达 300 千克/辆。因此,在环保节能的压力下,以铝代钢的趋势更加明显。汽车铝合金压铸件已应用于汽车发动机缸体、汽车车轮、汽车底盘悬挂系统等部件。随着新型压铸技术和新型压铸合金的开发和应用,压铸件在未来汽车生产中的应用将越来越广泛。
但是,传统高压铸造在铸造汽车离合器壳体、变速箱、发动机缸体、汽车底盘悬挂系统部件等零件时,由于注塑过程中的高压和高速,在成型过程中容易产生夹带。由于注塑过程中的高压和高速,在成型过程中很容易产生夹带。铸件内部会形成气孔等缺陷,从而降低铸件的有效承载面积和致密度,无法满足此类零件的高抗拉强度、高屈服强度、高伸长率等高机械性能指标要求。针对此类高机械载荷零件或结构件,研究人员在传统压力铸造的基础上,开发了真空压铸技术(即在压铸前抽除模具型腔中的气体,使熔融金属在一定真空度下充满模具。
模腔,铸件在压力下凝固成致密铸件)、充氧压铸(即在压铸前向模腔充入氧气而不是空气。当注入金属液时,部分氧气溢出,其余与金属熔体混合。发生反应,2 形成细小分散的固体颗粒,留在铸件内)、半固态压铸(即金属熔体在搅拌时液体凝固,在一定冷却速度下,约 50%甚至浆料中含有较高的固相成分,然后用浆料进行压铸的技术)、挤压压铸技术等。其中,高真空压铸不仅具有传统压铸的材料利用率高、表面质量好、生产效率高等优点,而且采用模腔内抽真空等手段,易于实现,大大降低了铸件内部的气孔率,能满足较高的要求。由于高性能铸件的要求,高真空压铸在工业生产中得到了广泛的应用和发展。压铸铝硅镁锰合金是铝硅镁锰系列高强度、可热处理的铸铝合金,具有良好的气密性和流动性。压铸件密度高、强度大、耐腐蚀性强,具有优良的切削加工和焊接性能,在生产薄壁、结构复杂、高负荷的产品中应用广泛,如变速器壳体、气缸体、皮带轮、盖板、汽车底盘零件、气缸盖阀门等。船舶和飞机零部件。
高真空压铸 AlSi10MgMn 合金铸件的气体含量低,在高温热处理过程中铸件表面不会产生气泡,铸件尺寸不会发生宏观变形。在热处理过程中,可析出 Mg 2 Si 等强化相,同时,在固溶处理过程中,硅的形态也会呈粒状和球状,从而改善铸件的机械性能,尤其是伸长率。同时,该课题对高真空压铸工艺有着极其严格的要求,因为
铸件高温长期热处理的基础是保证铸件的含气量在1-3ml/100g,因此本课题是集高真空压铸工艺、压铸合金和压铸热处理为一体的研究项目。对强化理论和工业生产具有重要的指导意义。