[发明专利]一种铝/镁合金真空压铸成型方法及装置

说明书

本发明公开了一种铝/镁合金真空压铸成型方法及装置，所述成型装置为带有模具、真空系统和定量浇注系统的压铸机；通过对动/定模配合面、顶针密封板空腔、压室和冲头进行密封处理，将压室与定量浇注系统密封连接，密封后压室、模具型腔与顶针密封板空腔和外界隔绝形成密闭空间；合模后打开真空阀通过真空系统可以对密闭空间进行抽真空操作。其成型方法包括：合模、抽真空、定量浇注、压射成型。本发明的装置及方法可以显著降低压铸件内部的气孔含量，显著减少铝/镁合金熔体在浇注与充型过程中的氧化，显著降低压铸件中预结晶、冷隔类铸造缺陷，更有利于铝/镁合金铸件品质的提升和真空压铸技术的推广应用。

技术领域

本发明属于金属铸造技术领域，具体涉及到一种铝/镁合金真空压铸成型方法及装置。

背景技术

压铸是一种利用高压强制将金属熔体压入形状复杂的金属模内然后凝固获得铸件的一种精密铸造法。由于压铸技术具有成型周期短、生产效率高、铸件尺寸精度与表面质量高等优点，目前广泛应用于汽车、3C等领域。但是，由于压铸过程中金属熔体以紊流的方式高速填充模具型腔，造成卷气现象，导致压铸件内部气孔较多，严重降低了压铸件的力学性能，同时铸件内部气孔较多导致压铸件难以通过后续热处理改善压铸件的力学性能。

为了减少压铸件中的气孔问题，目前主要采用真空技术将型腔中的气体抽出，让金属液在真空状态下填充型腔，即真空压铸。真空压铸中型腔中的真空度一般10KPa。为了进一步减少铸件中的气孔，高真空压铸技术成为近年来的主流发展趋势，高真空压铸过程中，模具型腔中的真空度要求在5KPa以下。现有工业上应用的真空工艺大部分为单向抽真空工艺，即在模具排气阀处设置抽真空通道，压铸过程中，冲头密封住浇口后开始抽真空、在熔体填充至抽气孔之前停止抽真空。该工艺仅排气阀一处抽真空，且抽气孔距离压室较远、抽真空时间短，实际生产中很难达到高真空状态，生产出的铸件通常仍含有气孔。由于压铸过程中抽真空时间较短，通常1秒，真空压铸对真空设备要求较高，通常需要配置1m³的真空罐和功率较大的真空设备。由于需要额外的真空设备、真空压铸技术使用过程中操作不当会导致铸件内部气孔含量与常规压铸相比减少不显著等原因，真空压铸技术在实际生产中应用并不理想，严重阻碍了真空压铸技术的推广应用。

此外，压铸过程中，压室和模具温度较低，对金属熔体产生强烈的冷却作用；强烈的冷却作用在细化压铸合金显微组织的同时也会导致压铸件内部形成预结晶、冷隔类缺陷。与气孔缺陷类似，预结晶、冷隔类缺陷也会严重降低压铸件的力学性能，特别是铝/镁合金压铸件的室温塑性。减少预结晶/冷隔类缺陷有助于提升铝/镁合金压铸件的内部质量及其服役性能，是压铸技术的发展方向。但如何降低预结晶、冷隔类缺陷并没有特别有效的办法。

专利文献CN109290545A中记载了一种避免铸件产生气泡的卧式压铸机，设置有机座、固定块、第一液压缸、第一箱体、第二箱体、第二液压缸、动模具、静模具、压铸机熔炉、金属熔液压射管和压射机构，通过控制第一液压缸，让第一箱体和第二箱体对接形成密闭空间，然后打开真空泵，将上述密闭空间抽成真空，再通过控制第二液压缸将动模具和动模具压合，打开阀门让压铸机熔炉内的金属熔体流进压射管内，然后完成压铸。压铸过程在真空环境下完成，所以铸件内不会产生气泡，并且模具未设有排气孔，铸件表面非常平整。尽管该压铸机能够显著减少铸件内的气孔含量，但其与常规压铸机结构上存在显著差异，如多了专门用于密封的第一个箱体和第二箱体、第二液压油缸，这些附加部件增加了设备的复杂程度和制造成本，另外将压铸机熔炉安装在压铸机上，也显著限制了熔炉的容量，实际生产时几乎不会实施。因此，需要一种更简单的压铸成型装置及方法以显著减少铝/镁合金压铸件内部预结晶/冷隔类缺陷，推动压铸技术的发展。

发明内容

为了有效减少压铸件内部的气孔和预结晶、冷隔类铸造缺陷，本发明的目的是提供一种铝/镁合金真空压铸成型方法及装置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：