【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 力有了更嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)我們應(yīng)該對(duì)于鎂合金壓鑄工藝的充型性能及凝固過(guò)程的計(jì)算機(jī)的模擬進(jìn)行更深入的科研，在這個(gè)基本研究上將成一個(gè)專家系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)可以用于指定壓鑄流程的方案、改善壓鑄模具設(shè)計(jì)過(guò)程、對(duì)鑄件的質(zhì)量進(jìn)行有效的控制、從而使鑄件壽命及其合格率都有所提升。計(jì)算機(jī)模擬鎂合金壓鑄生產(chǎn)流程能夠減少人為計(jì)算難度。2 金屬壓鑄工藝 壓力鑄造及薄壁鑄件特點(diǎn)高速和高壓充填壓鑄型腔是壓力鑄造的兩大特性。壓力鑄造過(guò)程中，一般在金屬上作用壓力在20200MPa，填充的初始速度為15m/s70m/s與其他鑄造方法相比，壓力鑄造工藝優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)：生產(chǎn)的制品質(zhì)量?jī)?yōu)、大批生產(chǎn)時(shí)效率高、相對(duì)來(lái)說(shuō)比較經(jīng)濟(jì)。薄壁鑄件的一般特征：(1) 在澆注過(guò)程中，薄壁鑄件因液態(tài)金屬表面張力引起拉普拉斯力占主要的作用。(2) 薄壁鑄件具有精密鑄件的特征。(3) 傳熱學(xué)因素在壓力鑄造過(guò)程中作用關(guān)鍵。鑄件的溫度場(chǎng)以及縮孔、疏松、欠鑄、冷隔、氧化夾雜等鑄造缺陷的形成有流動(dòng)學(xué)因素和傳熱學(xué)因素共同確定。影響薄壁件充型的因素除了有拉普拉斯力之外還有另外一個(gè)很重要的因素金屬液的粘滯力。所以考慮到拉普拉斯力和粘滯力這兩個(gè)關(guān)鍵因素，對(duì)于不同結(jié)構(gòu)的鑄件來(lái)說(shuō)，薄壁鑄件的壁厚一般要小于3mm，這樣一來(lái)對(duì)于傳統(tǒng)的鑄造工藝來(lái)說(shuō)生產(chǎn)難度非常大。人們通過(guò)提高金屬液的澆注溫度或者對(duì)鑄型進(jìn)行預(yù)熱的方法來(lái)使金屬液完全充滿型腔以達(dá)到順利填充的目的。這兩種方式對(duì)提升金屬液的流動(dòng)性都有幫助，當(dāng)金屬液流動(dòng)的時(shí)間變長(zhǎng)，充型過(guò)程的順利就變得相對(duì)容易。但是，這樣一來(lái)由于熱量過(guò)多的引入而使金屬液的冷卻速度變低，凝固的速度和溫度梯度都會(huì)變低，導(dǎo)致的結(jié)果是在凝固后的鑄件晶粒粗大，縮孔縮松等缺陷明顯增多，使鑄件性能大大降低。所以這并不是解決薄壁件順利充型的理想辦法。壓力鑄造技術(shù)的出現(xiàn)就是在充分考慮這些因素之后而形成的一種鑄造工藝。 壓鑄臨界條件 傳熱臨界條件對(duì)于金屬液、模具及空氣之間的傳熱邊界條件表現(xiàn)在下面公式中。 式中——邊界法向溫度梯度； ——邊界換熱系數(shù)； 、——截面兩邊的溫度（℃）。 速度臨界條件固壁的速度邊界條件按自由滑移邊界處理，即切向速度等于內(nèi)單元同向速度，垂直于固壁的速度為零。 壓鑄型設(shè)計(jì)伴隨著壓鑄鎂合金領(lǐng)域拓寬腳步越來(lái)越快，種類和數(shù)量的日漸增多，21世紀(jì)我們所要追求的目標(biāo)就是要研制出壓鑄型材料成本低、工藝更加完善、壓鑄型設(shè)計(jì)的制定等等一系列需要改進(jìn)的地方。 充型過(guò)程研究由于鎂合金應(yīng)用技術(shù)的成熟，使得鎂合金壓鑄工藝的應(yīng)用領(lǐng)域日益廣泛。隨著技術(shù)完善，對(duì)于壓鑄鎂合金充型能力有了更高更精確的要求。而目前我國(guó)對(duì)于鎂合金研發(fā)領(lǐng)域中的鎂合金壓鑄工藝的充型規(guī)律、性能及其工藝參數(shù)的關(guān)系還不夠明確，因此進(jìn)行系統(tǒng)的研究是迫不及待的。 壓鑄件的清理、浸滲、后處理和表面處理壓鑄件的清理包括過(guò)程包括取出澆口、排氣槽、飛邊及毛刺等，有時(shí)還需要修整經(jīng)上述工序后留下的痕跡。壓鑄件的清理是一項(xiàng)十分繁重的工作，其工作量往往是壓鑄工作量的幾倍乃至十幾倍。（1）壓鑄件浸滲處理壓鑄件內(nèi)部的缺陷如氣孔、針孔或疏松等情況的出現(xiàn)，可以壓入適量的密封劑增加其耐壓性能，這種方法被稱之為浸滲處理。（2）壓鑄件的表面處理為了提高壓鑄件的耐蝕性和美觀，有時(shí)進(jìn)行表面處理。（3）壓鑄件的后處理指的是時(shí)效退火及負(fù)溫時(shí)效處理過(guò)程，目的是為了消除內(nèi)應(yīng)力影響，穩(wěn)定整個(gè)鑄件的尺寸精度，提高了力學(xué)性能狀態(tài)，適應(yīng)負(fù)溫下工作等，其處理如表31。表3 1 壓鑄件時(shí)效退火和負(fù)溫時(shí)效處理規(guī)范合金處理方法加熱溫度/℃保溫時(shí)間/h冷卻方法鎂合金時(shí)效175177。5～空冷 3 澆注系統(tǒng)及溢流系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì) 壓鑄參數(shù)選擇 壓鑄件基本參數(shù)實(shí)物壓鑄件三維造型如圖所示。其參數(shù)及設(shè)計(jì)過(guò)程的進(jìn)行都是借助于三維制圖Proe軟件，詳細(xì)的數(shù)值如下：長(zhǎng)寬高為3002205(mmmmmm)，壁厚平均為1mm，材質(zhì)為AZ91D鎂合金， g/，分型面壓鑄件最大投影面積大致估算為66000。 比壓的確定比壓參數(shù)是能夠保證鑄件質(zhì)量好壞的，要依據(jù)合金種類并且按鑄件特征和要求來(lái)選取，鎂合金一般鑄件的壓射比壓控制在30～50MP，承載件比壓在5080MP,耐氣密件或大平面薄件60100MP。因?yàn)殒V合金一般件是壓鑄件，所以確定比壓在30～50MP之間，優(yōu)化設(shè)計(jì)中選擇其中間值為40MPa。 壓鑄機(jī)參數(shù)選擇與校核為了使壓鑄機(jī)選用計(jì)算簡(jiǎn)便，在知道模具分型面上壓鑄件的總投影面積及所選擇比壓的基礎(chǔ)上，可在圖表中查到所選用的壓室直徑及壓鑄機(jī)型號(hào)。由于鑄件的尺寸較大，選用J1125G型，壓室直徑為70mm。 模具分型面壓鑄件總投影面積（1） 最大金屬澆注量校核。由于J1125G型臥式冷室壓鑄機(jī)的裝機(jī)量大于壓鑄件的質(zhì)量，故滿足要求。注：（2） 壓鑄機(jī)鎖模力的校核 選用壓鑄機(jī)的時(shí)候首先要確定的是鎖模力。鎖模力的用處是用來(lái)克服反壓力的，從而使模具分型面被鎖緊，防止金屬液飛濺，保證鑄件尺寸精度。其可按公式：式中鎖模時(shí)的反壓力（公斤）； 作用于滑塊楔緊面上的法向反壓力（公斤）； K安全系數(shù)（一般取K=1~）。即： 由于J1125G型壓鑄機(jī)最大鎖模力為280KN264KN,亦滿足要求。（3） 壓鑄機(jī)最大投影面積校核J1125G型臥式冷室壓鑄機(jī)的鑄件最大投影面積為886，大于壓鑄件的投影面積660，此項(xiàng)指標(biāo)亦滿足要求。 分型面的確定通過(guò)分析手提電腦外殼的基本結(jié)構(gòu)，選用平直分型面，這樣一來(lái)會(huì)使?jié)沧⑾到y(tǒng)和排氣系統(tǒng)的設(shè)置比較方便，這樣制得的鑄件符合技術(shù)要求，而且操作起來(lái)比較方便。 分型面 充型時(shí)間確定在壓鑄的過(guò)程中滿足要求的填充時(shí)間和產(chǎn)生缺陷少所需要的關(guān)鍵因素是設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)和確定壓鑄參數(shù)。對(duì)于鑄件的平均壁厚和必要填充時(shí)間之間存在相互關(guān)系。 鑄件壁厚與必要填充時(shí)間關(guān)系經(jīng)驗(yàn)表明，采取填充時(shí)間短對(duì)于薄壁壓鑄件的填充很有必要，這只需滿足澆注公式： 式中t——壓鑄成功所必須的填充時(shí)間（s）；Tm——金屬液的溫度（℃）；Tf——金屬液的最小流動(dòng)溫度（℃）對(duì)于AZ91D鎂合金，輸入以下值：熔體溫度Tm=670℃，模具溫度Td=220℃，最小流動(dòng)溫度Tf=610℃，最大不間斷澆注的固體塊含量S=30％，平均壁厚B＝1mm。 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)首先確定澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要的內(nèi)容，包括分析和了解壓鑄件的結(jié)構(gòu)和性能特征、對(duì)內(nèi)部質(zhì)量要求及表面質(zhì)量要求、其尺寸的精確度、承受壓力的極限壓力及承受負(fù)荷的情況、加工時(shí)基準(zhǔn)面的選擇； 錐形雙切向澆口形式設(shè)計(jì)首先鎂合金手提電腦外殼外壁比較薄，在壓鑄過(guò)程中要求的的壓射速度非常高，所以造成模具里面的金屬液發(fā)生紊流和卷氣現(xiàn)象，結(jié)果導(dǎo)致鑄件表面的缺陷和空洞，此時(shí)澆注系統(tǒng)及溢流系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的就凸顯了。考慮到這些，采用連續(xù)錐形澆注系統(tǒng)，會(huì)增加澆注面積和降低澆注速