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冷室壓鑄機 冷室壓鑄機和熱室壓鑄機( 六 )

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輕量化需求推動鋁合金應用 ， 傳統壓鑄工藝多路徑改良 。汽車輕量化的需求推動車身和底盤的部分零部件 逐步由鋁合金件替代鋼制部件，其中鋁鑄件的占比最高 。高壓壓鑄工藝是生產鋁鑄件的常用工藝 。它通常指壓 力為 4～500MPa，金屬充填速度為 0.5—120m/s 的壓鑄工藝 。高壓壓鑄產品具有成型精密、生產效率高等優點，但由于高速壓射時模具型腔中的氣體不能被有效排除，會形成氣孔缺陷 ， 導致鑄件力學性能相對較弱 。為了滿 足汽車零部件的性能與質量要求，行業需要解決傳統高壓壓鑄工藝存在的問題，其中包括降低壓力、降低速度 或者減少空氣含量三種主要技術升級路徑 。
路徑一：低壓/差壓壓鑄通過降低填充壓力以提高鑄件內部質量，設備操作難度增加，工藝效率有待提升 。為克服鑄件在高壓下快速填充導致的氣孔缺陷，行業開始嘗試降低液體金屬的充填型腔及凝固過程中的壓力，即低壓壓鑄 。低壓采用底注式充型，金屬液充型平穩，無飛濺現象，可避免卷入氣體及對型壁和型芯的沖刷， 提高了鑄件的合格率，鑄件成形性好，對于大型薄壁鑄件的成形更為有利 ， 目前應用于輪轂、氣缸架等傳統產 品 。但有些鑄件的內部質量要求高，希望在較高的壓力下結晶 ， 一般低壓鑄造時的結晶壓力不能太大 ， 因而在 低壓鑄造的基礎上發展出了差壓壓鑄 。與一般鑄造方法相比 ， 差壓壓鑄使鑄件強度提高約 25％，延伸率提高約 50％；但設備較龐大，操作麻煩，只有特殊要求時才應用，目前應用于轉向節等產品 。

路徑二：超低速壓鑄可降低工藝壓射速度，但生產效率大幅降低，且會對后續清理工作帶來困難 。除了降 低壓力，還可以采用超低速壓鑄方法，在普通壓鑄基礎上，降低壓鑄過程中低速階段的壓射速度，并將液態金 屬保持在高壓狀態下，從而以層流方式充填壓鑄模具型腔，在壓力作用下快速凝固從而獲得氣體含量很低的鑄 件 。但超低速壓鑄方法生產效率大幅降低，且為降低速度其鑄件內澆口較粗大，給后續清理工作帶來困難，故 實際應用較少 。
路徑三：真空/充氧壓鑄減少型腔中空氣含量，設備成本較高，對工藝技術要求高 。另一種提高鑄件力學性 能和表面質量的方法，即在壓鑄過程中不斷降低空氣含量 。目前在這種方法上，有兩種工藝 。（1）真空壓鑄： 通過在壓鑄過程中抽除壓鑄模具型腔內的氣體而消除或顯著減少壓鑄件內的氣孔和溶解氣體 。真空壓鑄可使用 較低的比壓及鑄造性能較差的合金 ， 有可能用小機器壓鑄較大的鑄件，并通過改善充填條件 ， 壓鑄較薄的鑄件 。但真空壓鑄工藝的模具密封結構復雜，制造及安裝較困難，因而成本較高，且如果控制不當，工藝效果就不甚 顯著 。目前，真空壓鑄用于車架、減震塔部位等 。（2）充氧壓鑄：在壓射前，向壓室及型腔內通入氧氣類活性 氣體以取代型腔中的空氣，在金屬液充填時，一部分氧氣排除，另一部分與噴射金屬液經過化學反應產生金屬 氧化物，并分散于鑄件內部，從而減少鑄件內部含氣量 。充氧工藝對澆口速度有較高要求，且操作工序復雜、 工藝參數不易控制，在實際生產中應用較少 。
鋁合金焊接工藝難度較大，一體化壓鑄技術另辟蹊徑 。隨著壓鑄工藝不斷發展成熟，汽車鋁壓鑄占比 越來越大 。但在組裝焊接的過程中，因為鋁合金表面的氧化層熔點較高等特性，采用傳統熔化焊存在熱輸 入過大引起的變形、氣孔、焊接接頭系數低等問題，同時由于型材的厚度、斷面都各不相同，在焊接時就 產生了很多種組合，尤其在厚度差異很大時，熱輸入非常難以控制 。因此，傳統的焊接工藝已無法滿足鋁 合金材料的連接要求 。目前采用的解決方法一類是發展先進焊接技術 ， 包括主流的摩擦攪拌焊以及更加先 進的激光焊 。或者發展新型連接技術包括沖鉚技術、螺栓自擰緊技術和膠接技術 。采用新型焊接和連接技 術的方案在提高工藝難度的同時還會增加設備和時間成本 。因此，改變傳統車身生產流程先生產結構件后 焊接組裝的一體化壓鑄技術應運而生，一體化壓鑄所需生產零部件數量驟減，同時大幅減少焊接、涂膠環 節，極大簡化了車身整體生產流程 。特斯拉專利中給出的一體化壓鑄設備 Giga Press 的生產節拍范圍為 60 －120 秒，可以顯著提高車身的生產效率 。

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