压铸技术的研究现状及进展

作者：沈阳工业大学 袁晓光 李荣德 苏仕方

欢迎访问e展厅 展厅 11 铸造机械/压铸设备展厅 造型机, 压铸机, 消失模铸造设备, 混砂机, 烘砂机, ... [摘 要] 本文介绍了“第三届中国国际压铸会议”概况；分析了会议论文特点，对会议宣读的论文分压铸技术和生产现状、镁合金及其成形技术、铝锌合金挤压成形技术、计算机在压铸领域中的应用、压铸装备及生产管理等5个方面分别进行了综合评述，指出了压铸生产和技术的进展，简单评价了压铸技术与生产的现状。 继2000年成功地举办“第二届中国国际压铸会议及展览会”后，经过两年多的精心筹划和准备，由中国机械工程学会主办，全国铸造学会和沈阳工业大学联合承办的“第三届中国国际压铸会议及展览会”于2002年4月24日~4月29日在上海世博会议大酒店和新国际博览中心举行。来自中国大陆、德国、日本、瑞士、意大利、法国、美国、斯洛伐克、新加坡、中国香港和台湾地区的400余名会议代表和90余家压铸设备、压铸件和有色合金生产厂家参加了学术会议及展览会。会议出版了《第三届中国国际压铸会议论文集》，收录论文53篇。 本次国际压铸会议学术交流于2002年4月26日~4月27日在上海世博会议大酒店举行，设6个专题，分别在六个会场进行。其中“镁论坛专题”和“压铸技术现状与新进展专题”作为大会的2个主会场，宣读了16篇论文；“镁合金压铸与半固态铸造”、“铝锌合金压铸与半固态铸造”、“计算机在压铸生产中的应用”和“压铸装备及其他”等作为4个分会场的专题，宣读论文37篇。可以说本次国际压铸会议是对近几年压铸业发展状况的总结，学术论文基本反映了压铸生产的技术水平和压铸研究进展，对压铸生产和技术的进一步发展具有一定的推动作用。下面就本次国际压铸会议学术交流内容进行一下评述。 1 得到全面评价的压铸研究与生产现状 本次国际压铸会议突出特点之一是部分著名的压铸专家，比较全面地总结了近几年压铸和相关技术的发展，分析了压铸生产和市场现状，对压铸及相关产业的进一步发展和存在的问题提出了意见和建议。这对业内人士很好地了解压铸业现状，把握机遇，迎接挑战十分有益。 全国铸造学会秘书长唐玉林先生对世界各国和地区的压铸合金、压铸件、压铸设备等的产量和市场、压铸生产率等方面进行了较全面的概述，并与中国压铸业的现状进行了比较。通过6项指标比较，即1压铸机总吨位、压铸机数量；2生产率；3技术水平；4压铸业向外转移情况；5市场容量；6行业活动等，分析了我国压铸业的国际地位。他指出，我国的压铸业从生产效率、压铸机质量和先进技术等综合水平来看，与压铸先进国家相比还相当落后。但是，在数量上和从业人员方面我们具有一定优势；另外，压铸市场容量较大，发展空间比较充裕，近几年发展速度快，也为我们尽快接近和赶超世界先进水平提供了可能。 “入世”后中国的压铸业如何发展，是业内人士最关心的问题。上海市压铸技术协会的宋才飞先生，从压铸生产、压铸市场、压铸技术等方面的新发展，分析了“入世”后中国压铸业所面临的新形势，提出了相应的解决对策，概括出压铸发展的新思路。他指出，面临“入世”的新形势，中国的压铸业必须进行彻底改造，优化产业结构，实现企业多元化、经济规模化和生产专业化；争高向外，奋力开拓，积极扩展生存空间和发展空间；加快技术进步，实施自主开发战略；培养核心竞争实力，追求高效率和高效益；研究市场规律和经营哲理，在瞬息万变的市场竞争中争取胜利。 东南亚各国经历金融危机后，压铸业也发生了一定的变化。香港生产力促进局的姜永正先生，根据东南亚压铸业的发展和现状，分析了各种工业与压铸业的关系，以及经济形势对其的影响。结果表明，东南亚金融危机，导致东南亚各国压铸件产量的急剧下滑，但是东南亚各国通过开放新的部门来吸引外国直接投资，或使资金流动更快的方式来恢复经济。这些优惠政策为经济增长提供了机会，同时也带动了压铸业的复苏，充分说明了压铸业的发展与其他工业发展密不可分。同时，他分析指出，东南亚的压铸业继续向前发展应注意以下问题：1提高本地生产的压铸机、压铸合金的质量和数量，减小对进口的依赖，提高市场竞争力；2加强与其它工业的联系和争得政府的支持，建立压铸学会或协会，增强联系和交流，从而提高对国外新技术的应用水平；ƒ提高压铸件质量，使其达到国际质量标准体系要求，同时，要确立需要发展的关键性部件和技术，提高压铸件的市场竞争力；3中国“入世”后，必将成为国际制造中心，大量的压铸业将移入中国大陆。为此，为了保证东南亚各国在压铸业的竞争力，必须提高压铸的生产能力，政府应该通过各种途径支持压铸新技术的研究，组织压铸企业间的联合。 挤压铸造技术发展状况也是本次会议的重点关注内容。兵器工业集团第五二研究所的齐丕骧先生，对中国挤压技术的发展和面临的挑战进行了综述和分析。他从中国挤压技术发展史、挤压铸造设备的发展、挤压铸造产品的开发、挤压铸造工艺技术的研究进展等方面，概述了中国挤压铸造的现状。这使我们看到了近些年来中国挤压铸造业取得的成绩，同时也看到了在产业化和应用方面的差距，这对我们全面认识中国挤压铸造的现状是十分有益的。同时，作者对“入世”给中国挤压铸造业带来的机遇与挑战进行了分析，指出，“入世”后随着汽车进入家庭，为挤压铝合金的应用带来了巨大的市场，同时，外国更多的汽车、家电、机械等厂商落户中国，为中国的挤压零配件提供了市场。但是，也要看到，“入世”后关税的降低，进口汽车对国产汽车将带来降价的冲击，也使挤压零配件承受降价的压力，进口挤压件势必对国产件产生巨大的竞争力；另外，“入世”后国外先进的挤压设备和技术落户中国，对国内企业也产生巨大的竞争压力。这些都是对中国挤压业的挑战。针对这种形势，作者提出了进一步发展中国挤压业的3点建议：1大力扩大挤压铸造产品的市场空间，不断发展质高价廉的新产品；2对落后的挤压铸造设备进行技术改造，以提高工艺稳定性及生产效率；ƒ提高技术水平，提高模具的设计及加工水平，为企业发展提供后劲。 如何正确认识液态挤压技术的发展，对该项技术水平的提高十分有益。上海大学的唐多光先生结合东芝DHXV350半热室液态挤压机技术规格、特点和应用，分析了我国挤压设备现状和常见的铸件缺陷，提出了发展我国铝合金液态挤压铸造的3点建议：1改变我国普偏使用油压机进行液态挤压铸造的局面，发展符合液态挤压铸造要求的半热室、热室液态挤压机，并加强控制技术的研究和使用，从而提高我国的液态挤压铸造水平；2加强液态金属挤压填充过程的理论研究为正确的挤压工艺设计提供依据；3加强挤压凝固温度场的研究，以便正确设计模具的冷却、加热通道，从而保证产品质量的稳定，提高成品率。 镁合金是近几年国际上比较关注的合金材料，对镁合金的研究开发，特别是镁合金的压铸、挤压铸造、半固态加工等技术的研究更是呈现遍地开花的局面。香港生产力促进局的姜永正先生，对香港和珠江三角洲地区近几年镁压铸工业的发展情况进行了总结分析。作者认为，从1997年到2000年，这一地区的压铸机数量由几台增加到46台，而且还有继续增加的势头，说明镁压铸在这一地区具有很好的发展前景。这些压铸机主要为计算机、通讯、电子等行业生产零配件。同时，作者也分析了镁压铸业在这一地区具有发展潜力的原因：1中国“入世”后具有高的和稳定的经济发展速度，为香港和珠江三角洲地区镁压铸业的发展提供了机遇；2这一地区在亚洲处于良好的地理位置，为镁压铸产品的全球性运输提供了方便；3该地区发达的金属加工和模具制造等基础产业，为镁压铸业结构快速调整和降低成本创造了条件；4悠久的压铸历史和低的运行成本，提升了这一地区镁压铸业的竞争力。 对于镁压铸技术发展方面，清华大学的曾大本先生综述了镁合金触变注射成形技术的发展和现状，介绍了镁合金触变成形工艺、技术特点及应用。作者认为，镁合金触变注射成形技术极具发展前途，我国应把握机遇，采取建立镁合金触变注射成形原材料及产品的生产和出口基地，走产学研相结合的发展战略和对策，使我国的镁合金触变注射成形技术赶上发达国家的发展步伐，以促进整个镁合金产业的发展。上海交通大学的王益志先生也针对镁合金生产中面临的熔体表面防护问题，对现有的防护技术进行了评价。作者从镁合金熔体表面燃烧机制和防护技术的历史演变出发，介绍了现有防护技术的特点及应用，归纳出现有防护技术存在的诸多问题，其中最主要的问题是安全性、污染环境、改变镁合金力学性能等。最后，推荐两种具有创造性的防护新技术，即采用三室熔化、保温定量浇注炉系统和封闭型组合式熔化及浇注集成系统，这两种系统均具有防燃效果好、操作安全、对环境污染小等优点。 日本菱沼压铸株式会社的菱沼省三先生介绍了日本镁合金用于IT产业的情况，指出，镁合金用于移动电话和数码相机壳的市场将进一步扩大，未来的中国也是如此，而且市场会更大。菱沼省三先生还重点介绍了用于生产IT产业的镁合金压铸注意事项和新技术，以及菱沼压铸机的特点。作者认为菱沼压铸机最重要的特点是：经过加装电气加热系统和改进伺服油路系统，提升了热室压铸机的铸造能力，可实现高速无飞边压射，即减少了回收料又提高了镁压铸件质量。 2 深入发展的镁合金及其成形技术 近几年，镁合金的研究主要集中在新合金的开发和新的成形技术上，其目的是扩大镁合金的适用范围。 镁合金耐热性差是限制其应用的主要问题之一，提高耐热性可以扩大应用范围。为此，世界各国开展了大量的研究工作。目前，提高镁合金耐热性最基本的做法是向合金中添加稀土元素。沈阳工业大学的刘正先生，开展了向压铸AM50合金中添加钕元素来改善合金耐热性的研究工作，其中钕的加入量为0.471%(质量分数，下同)。研究结果表明，钕加入后，合金从室温到200°C时的力学性能均得到了改善，极限抗拉强度、屈服强度和延伸率均得到了提高，断口也呈混合断裂的特征；力学性能最佳改善出现在100°C；经对合金微观组织分析发现，钕元素加入后，合金中形成了金属间化合物Mg9Nd，并弥散分布于合金基体上，对晶界的滑移起到了抑制作用，从而产生了强化效果，使合金的高温强度得到提高。 许多镁合金压铸件使用时将承受一定的摩擦和磨损，而其磨损行为的研究工作至今却开展得相对较少。吉林大学的杨晓红女士开展了稀土镁合金磨损行为的研究工作，重点研究了AZ91D合金中加入不同量稀土元素后，对合金的摩擦系数、磨损失重及摩擦表面形貌的影响，从而确定了稀土镁合金的磨损失效形式。研究结果显示，在干摩擦的条件下，随着稀土元素加入量从0.2%增加到1.0%，合金的摩擦系数和磨损失重均依次减小，有效地延缓了从轻磨损到严重磨损的过渡。稀土元素提高镁合金磨损性能的原因主要是：稀土加入后，合金得到了强化，提高了综合性能，并提高了磨损表面氧化膜的稳定性，从而使合金的耐磨性能得到提高。 此外，沈阳工业大学的李峰先生，对挤压AZ61镁合金板热处理工艺和力学性能进行了研究。这项研究的目的是提高这种用于制造散热片的镁合金力学性能。具体做法是在200°C下对合金进行不同时间的失效处理。研究结果表明，合金的抗拉强度、屈服强度总体上是随失效时间的延长而提高，延伸率则下降；与铸态相比，屈服强度提高幅度较大，纵向提高幅度优于横向。组织分析表明，合金的晶粒并未出现拉长现象，说明在挤压过程中已发生了再结晶，产生各向异性的原因可能是挤压过程中形成的变形织构所至。这项研究为利用热处理改善变形镁合金力学性能提供了一定的借鉴。 挤压和半固态加工技术是提高镁合金制件性能的有效途径，这类技术的应用是当前的研究热点。在本次国际压铸会议宣读的有关镁合金压铸方面的学术论文中，采用挤压或半固态成形技术的占有相当大的比例，体现了研究者的重视程度。 沈阳工业大学的袁晓光先生，针对半固态和挤压用镁合金锭的制备问题开展了研究工作，系统地研究了电磁搅拌对合金组织的影响。结果表明，施加不同的励磁电压对合金熔体进行搅拌，获得的合金的组织明显不同。随着励磁电压的提高，合金中的初生a-Mg相越趋于球化，且尺寸越细小；但是，当励磁电压达到一定值后，这种趋势也减弱。同时，搅拌也使合金中的b-Mg17Al12相和共晶组织分布更均匀。研究还发现，搅拌可以降低Zn元素在b-Mg17Al12相的偏聚程度，使其较均匀分布于合金的基体中，这种效果对提高Zn元素的强化效果和改善合金的耐腐蚀性均十分有利。另外，经电磁搅拌后的合金挤压成形后，组织细化效果更明显，强度和延伸率均得到大幅度提高。 北京有色研究总院的张奎先生也对AZ91D镁合金半固态加工工艺及应用进行了研究，研究内容为：挤压坯料二次加热中的组织演变和半固态挤压成形工艺的优化。其研究结果表明，半固态挤压过程中，合金组织不发生再结晶现象，挤压后组织二次加热到420°C时发生完全再结晶，形成细小的等轴晶；半固态挤压成形可避免铸件中产生皮下气孔、疏松等缺陷，还允许进行热处理。 华中科技大学的罗吉荣先生对镁合金半固态流变压铸成形机进行了研究，研制出了半固态流变压铸成形机，并对该机的流变成形性进行了较系统的研究。实验结果表明：该成形机具有熔化、保温输送、半固态浆料制备与冷室压铸机于一体的优点，工艺性稳定、成本低、操作简单、运转平稳温度控制精确，对镁合金的剪切速率可高达2000~20000S-1，固相率可在5%~50%范围内调整等特点。华中科技大学的吴树森先生利用该半固态流变压铸成形机对Z91D合金进行了系统的成形性实验，实验结果表明，镁液浇注温度、筒体温度、螺杆转速等影响成形后的合金组织，适宜的成形工艺参数为：镁液温度610~620°C，筒体温度575~590°C，螺杆转速为180~300r/min；半固态成形后的AZ91D合金，抗拉强度为185MPa，延伸率为4.6%，较压铸合金有了显著的提高。 此外，日本制钢所的李博文先生，对触变成形加工原理、生产率以及制件的性能等进行了分析，论述了镁合金触变成形技术的优势，并系统地介绍了日本制钢所触变成形新技术及其应用。日本制钢所触变成形机新技术的特点主要体现在：1可以使飞边等废料不需重熔即可使用；2将热熔道系统用于触变成形机上，可以做到无熔渣和废水，减少废料和用料成本；3利用粉体脱模剂，改善操作环境，提高模具寿命；4利用触变成形与锻造相结合的方法，制造厚壁铸件，可简化锻造工艺，从而制造出形状复杂的零件，这种方法称之为铸造锻造法。 镁合金表面防腐处理是开发镁合金零件的重要相关技术之一，决定着镁压铸件的实际应用，也是世界各国十分关注的研究内容。日本美丽龙化学工业股份有限公司的若原辛藏先生介绍了镁合金的非铬酸盐处理体系。该项处理技术是1997年申请的专利，已被7家日本公司、7家中国台湾公司和1家中国大陆公司使用，收到了良好的效果。本次国际压铸会议若原辛藏先生介绍了该项技术的开发经过，并以笔记本电脑框体为例介绍了处理流程、管理方法和废水处理等。 日本Otsuka化学株式会社在会上也介绍了该公司用于镁合金表面处理的清洗防锈剂—洗亚丹(SHADAN)。该化学处理药剂主要特点是不含铬、氟等重金属元素，对环境不构成污染，操作安全；采用的有机防锈剂，易在高温下分解，不污染回炉时的合金，且处理工序简单；处理后镁合金表面薄膜为蛰合物，具有优良的喷涂附着性和持久的耐腐蚀性；表面膜是纳米数量级的薄膜，电阻低，EMI性能好。这项镁合金表面处理技术也得到了应用。目前，在日本建立了3条生产线，中国4条、韩国1条，还有3条生产线正在建设中。上述表面处理技术，包括其他正在应用的镁合金表面处理技术对镁合金铸件的实际应用起到了至关重要的作用。 3 备受关注的铝、锌合金挤压成形技术 本次国际压铸会议上，有关锌、铝合金压铸问题的学术论文数量仅次于镁合金，说明锌、铝合金压铸仍然是压铸合金的一大主流。但是，与前两届压铸国际会议相比，挤压(液、固态)铸造、半固态挤压铸造等技术更受重视，大部分论文与这两项技术有关，而单纯的对普通高压铸造技术问题的研究，寥寥无几。这可能与高压铸造技术日臻成熟，已成为一种成形的工艺等因素有关。 有关铝合金高压铸造工艺方面的文章，仅有瑞士布勒公司的Leo Iten 宣读的“生产未来轻型汽车的铸造工艺”。这篇论文针对未来轻型汽车对构件的塑性、可焊性和表面质量要求的提高，需要采用真空压铸的特点，介绍了布勒公司的铝合金真空压铸工艺。采用这种工艺压铸的铝合金件，具有可焊接、可进行热处理的特点，铸件的延伸率和表面质量随着真空度的提高而提高，完全可以满足未来轻型汽车的要求，并具备操作简单、经济、灵活等优点。可以说，通过这种铸造工艺让我们看到了高压铸造广阔的发展前景。 继半固态挤压铸造技术作为“第二届中国国际压铸会议”重点交流的内容后，又成为本届国际压铸会议的重点交流内容。清华大学的唐靖林先生对半固态合金瞬态流变行为及其初生相动力学演化进行了研究，采用瞬态流变试验设备，对A356合金瞬时切变速率进行了测试，得到了剪切力与时间的回归关系式，比较理想地描述了剪切速率阶梯变化时，半固态A356合金不同初生a相形态的瞬态流变行为。作者引入了形态参数来表征某一状态下初生a相的形态特征，揭示出液固温区A356合金初生形态的动力学演化模型，以此推导出液固温区A356合金瞬态流变分析模型。这些研究成果对深入认识铝合金半固态挤压过程中的流变行为具有指导意义。 北方交通大学的邢书明先生针对影响半固态产品性能和废品率的重要因素—充型能力进行了实验研究，系统地实验了加热工艺参数对充型能力的影响，分析了半固态坯料的挤压充型特点。实验结果表明，半固态合金的压力充型能力受充型过程的压力损失、温度损失及半固态合金自身的性质控制。在此基础上，作者建立了半固态合金充型能力的定量预测表达式，为确定合理的半固态挤压成形工艺参数提供了依据。 半固态坯料二次加热是半固态加工技术的关键工序，其目的是球化枝晶组织，获得半固态浆料，这也是获得高性能半固态挤压制件的关键之一。为了获得均匀的半固态浆料，二次加热时需要精确控制坯料的温度和分布均匀性。然而，受加热方式的限制，获得温度精确、分布均匀的二次加热坯料，尚存在许多问题。为此，上海大学的许珞萍女士开展了非枝晶Al-Si-Mg合金感应加热温度场的研究。这项研究是在感应加热的基础上，利用温度场数值模拟和温度场实测，研究加热电流频率、试样形状和尺寸等对加热温度场的影响。结果表明，加热电流频率越大，加热越快，但温度分布越不均匀，加热电流频率最好选在中频范围内(640~1000Hz)；试样横截面越小，加热速度越快，温度分布越均匀，但加热效率越低；试样高度减小，加热速度越快，但温差先小后大。因此，试样尺寸和形状最好与线圈相当或相似。这项研究的意义在于为制定合理的半固态二次加热工艺提供了依据。 太原重型机械学院的游晓红女士以ZA27合金为研究对象，系统地研究了半固态挤压前后合金的微观组织特征。研究发现，与普通铸态相比，半固态ZA27合金在二次加热后，蔷薇状的a相分离球化，尺寸变得明显细化，近球形的a相长大，边缘变得光滑园整，利于挤压成形；挤压变形过程中产生的动态再结晶，能够得到更为均匀细小的组织，更利于挤压变形的进行；此外，文中还提出了适宜半固态ZA27合金的二次加热温度应该在390~425°C之间。 西安仪表厂的潘宪曾先生围绕着半固态冶金和缺陷等问题展开了分析工作。着重讨论了半固态棒材所需要的组织、短坯的重新加热等问题，并对产生氧化皮、共晶偏析、硅晶体集聚和显微缩松等缺陷的原因进行了分析。作者指出，为了保证形成半固态所需要的组织，应合理设置搅拌工艺，否则将产生不良的组织形态，从而引起缺陷的产生；二次加热时，为了获得所需的液相分数，又要保证得到的细枝晶碎片粗化成球状，应注意固相形状系数的大小。根据试验结果，固相形状系数小于5时，细枝晶碎片能快速发育成半固态所需要的球状结构。此外，半固态缺陷的产生与搅拌和二次加热工艺有关，合理地控制这些工艺参数可防止缺陷的产生。 液态挤压工艺参数是影响挤压合金铸件组织结构和力学性能的重要因素，开展相应的理论研究工作十分必要。为此，沈阳工业大学的李荣德先生，从理论上对挤压工艺参数与挤压过程的关系进行了研究。研究时，首先假设凝固层增厚是已有晶核生长的结果，微小区域包含固液两相区；所研究的区域内宏观凝固界面是始终以平面形式向液相区推进。在此基础上推导了挤压铸件局部凝固时间与凝固层厚度的关系，保压时间与凝固时间的关系，最终得到了挤压工艺参数、铸件参数、凝固热力学与动力学条件之间的关系。另外，沈阳工业大学的于海朋先生，针对液态挤压ZA43合金不同部位宏观及微观组织不同的问题，通过研究挤压过程中金属的流动及变形特点，从理论上推导计算了挤压过程金属的等效应变和变形速度分布，解释了组织形成的原因。此外，通过理论分析，作者提出增加固相率的均匀性，可改变金属变形速度和等效应变分布，使挤压合金获得均匀的组织，而具体措施是适当提高模温和坯料的纵向温度梯度。上述研究丰富了挤压理论，为实际生产中确定合理的挤压铸造工艺参数提供了依据。 武汉科技大学的罗继相先生，也对间接立式液态挤压铸造液流充型特性进行了研究。通过分析液流的充填特性和充填过程中的压力变化，探讨了液流流速、液流压力对制件质量的影响。结果表明，液流充填型腔将出现喷射阶段、压力流阶段和补缩阶段及相应的流动方式；喷射流充填的部位比有压力流充填的部位表面质量好，如果在相同的时间内金属液充填完毕，则压力流成形的制件比喷射流形成的制件内部缺陷少；压力流可使晶粒细化；液流的流动压力可保证制件成形，流体动压力可使制件轮廓更清晰、表面光洁、尺寸精确，静压力可对内浇道附近的金属液凝固收缩进行强制补缩。这项研究有利于指导制定改善液态挤压铸件内在质量的工艺方案。 此外，日本UBE公司的内田正志先生通过对比各种挤压、压铸工艺生产的铸件性能参数，对UBE公司的挤压工艺进行了优化，并介绍了该公司的半固态挤压铸造的特点。 近几年，利用压力铸造制备复合材料的技术得到了发展，研究成果不断涌现，为复合材料的制备提供了一条新途径。西北工业大学的齐乐华女士利用液态挤压技术进行了Al2O3/LY12复合材料管、棒材的制备研究。这种新工艺直接将非连续物增强金属基复合材料制备成管、棒等型材类制品，省去了液态模锻法所需的挤压、轧制等二次成形工序。通过对成形后的管材组织和断口分析发现，采用该工艺制备的复合材料型材，增强纤维沿挤压变形方向均匀分布，纤维与基体之间的结合是机械结合，断口呈韧性断裂特征。这说明采用该工艺可制备出高性能的复合材料制件。 广西大学的曾健民先生采用低压铸造技术制备了碳化硅颗粒增强复合材料。这项研究内容较系统地分析了充型的动力学，模拟了影响充型过程的因素。结果表明，粘度因素的影响大于重力因素，因而熔体充型更平稳，产生的涡流和液面波动小，温度分布的方向性好，便于采用更快的加压速度。这项研究为低压铸造生产复合材料制件提供了指导和借鉴。 本次国际压铸会议上，部分作者介绍了本单位取得成功的压铸设计或生产工艺的经验。广东鸿图科技股份有限公司的严卓荣先生，介绍了该公司生产压铸铝合金整体梯级的成功工艺。东风本田发动机有限公司的李建华也介绍了该公司生产轿车缸体的压铸生产工艺，以及质量管理方法等。 4 计算机在压铸领域中的多方位应用 计算机在压铸中的应用一直是提高压铸技术水平的重要途径，本次国际压铸会议上计算机应用问题仍然是重要议题之一。但是，与第二届中国国际压铸会议相比，本次会议有关普通高压铸造充型等基本问题的模拟研究明显减少，而半固态过程、低压铸造过程等的模拟研究明显增多，反映出计算机在压铸领域的研究重点正在向新的研究方向发展。 中国台湾地区金属工业研究发展中心的黄士宗先生模拟研究了镁合金笔记本电脑外壳的充填过程，分析了射出速度、高速切换位置、射出压力、模具温度等因素的影响，据此提出了保证镁合金笔记本电脑外壳质量需要注意的几个基本问题：1为了避免镁液温度在喷嘴本体损失过多，高速速度的切换应提前，控制镁液下一次柱塞射出回流至炉体的体积变少；2高速速度值与铸件厚度成反比趋势，但是，0.8mm的A4大小尺寸的流动路径应该是镁合金压铸的极限；3模具温度除了影响铸件的成形性，对铸件顶出变形的影响更大；4脱模剂影响镁液的流动性和表面流纹的形成。这些研究结论对镁合金笔记本外壳的压铸生产具有一定的指导意义。 随着普通高压铸造技术日臻成熟，完善高性能的挤压技术—半固态加工技术已为研究者所关注。北京科技大学的杨卯生先生为了更好地预测半固态的充型过程，对铝合金半固态触变充型过程进行了三维数值模拟，建立了流场计算模型，模拟计算了半固态充填过程，分析了入流速度对充填过程的影响，并在半固态刹车泵体上进行了验证。研究结果表明，在半固态流动充填过程中，浆料呈现剪切变稀的触变充型特性；浆料的入流速度直接影响充填流态，进而影响半固态制件的成形质量；对铝合金刹车泵体触变成形模拟表明，采用径向入流工艺具有较高的成品率。 在模拟研究压铸充型过程时，采用的计算方法往往影响模拟计算的速度和精度。铸造充型模拟过程实际是求解粘性不可压缩流体基本方程(N-S方程)的过程，目前常用的求解算法是SOLA-VOF算法，但是，实践证明这种方法的求解速度和精度并不是很好。针对这一问题，华北工学院的梁红玉女士研究了将近似盒迭代算法用于求解N-S方程，模拟铸造的充型过程。经过对压铸件充型过程的模拟计算，证明采用近似盒迭代算法求解N-S方程精度更高，速度也更快。这项研究为更精确地进行铸造充填过程模拟提供了有益的尝试。 利用CAD进行压铸工艺设计，也是计算机在压铸上的重要应用之一，其最大的优点是可以提高设计速度和设计精度。华北工学院的褚忠先生开展了这方面的研究工作，开发了压铸模浇注系统CAD设计软件。具体设计原理是：以压铸件三维实体模型为基础，利用中间文件STL，求得有关压铸件的体积和重量参数，借助液态预测，得到压铸机和模具的PQ2图，然后，求出最佳内浇口面积，从而完成了压铸模浇注系统的CAD设计。作者利用这一设计软件对典型的扇型和切线型浇道设计方法进行了分析，结果提高了浇注系统设计的合理性，缩短了设计周期。另外，江南大学的唐式豹先生针对国内计算机辅助设计软件存在的针对性不强的问题，开展了压铸工艺计算机辅助设计软件的编制工作。 目前，低压铸造的应用越来越广泛，低压铸造工艺也需要不断地优化，因此，有关低压铸造的计算机应用也越来越多。本次会议上华北工学院宣读了两篇低压铸造过程计算机模拟论文。其中徐宏先生通过建立低压铸造充型模拟基本方程和对方程的求解，以发动机缸盖为例，对低压铸造工艺设计、充型过程和缺陷预测等进行了模拟和优化。结果表明，这种模拟技术是确定和优化充型工艺的有效方法，对缩短产品制造周期，降低成本具有重要的现实意义。另一位研究者候华先生，基于低压铸造充型理论，开发了流量控制程序及流动充型数值模拟程序。该程序可计算低压铸造产生紊流的条件，修正充填过程，从而达到充型平稳，保证铸件内部质量的目的。 此外，哈尔滨工业大学的杜之明先生对铝合金轮毂液态模锻温度场进行了数值模拟的研究。 5 亟待深入研究的压铸装备及生产管理 从本届国际压铸会议宣读的论文内容来看，压铸装备占的比例较小，有关论文只有5篇。这种情况可能反映两方面的问题，一是压铸装备的技术水平已趋于稳定，二是压铸装备方面的研究近几年进展不大。就国内来看，压铸装备的研究工作是一个薄弱环节，特别是缺乏独立开发新型压铸机的积极性，需要引起我们的注意。 本届国际压铸会议宣读的压铸机方面的论文是来自日本的两家公司。日本东洋机械金属公司的河内裕明先生介绍了该公司的最新镁压铸系统—东洋(TOYO)镁系统(卧式冷室压铸机系统)。该镁压铸系统具有高精度自动加液、高流动性注射、高充填率和高精密稳定性等特点。东芝机械公司的Shoukou KUBOTA先生也介绍了该公司开发的超高速压铸系统。这种压铸系统实际是为了提高压铸件质量而开发的真空超高速压铸机。这种压铸系统具有超高速压射和真空模具系统的特点，即使施加低的压射压力，由于模具是真空的，金属液充填时间也很短。用该系统压制出的铸件延伸率是普通压铸的3倍，铸件致密性显著增加。 压铸生产过程中涂料喷涂和压头润滑清理等设备，是压铸的重要辅助设备，这些设备的技术水平影响铸件质量和生产率。目前，这类设备发展速度较快，自动化程度也较高，为压铸生产连续、稳定提供了保证。本次会议上，成都华钰喷涂设备厂的赵龙德先生介绍一种水基涂料自动稀释、输送和定量控制设备。这种装置的最大特点是将涂料的稀释、搅拌、输送、定量喷涂等全自动进行，省去了人工稀释涂料工序，保证了涂料配比和喷涂用量的准确性，并解决了由于涂料稀释、输送等带来的生产不连续问题，有效地提高了生产率。另外，作者还介绍了一种压室冲头自动清理润滑装置。 压铸模具设计制造是衡量压铸技术水平的标志之一，这方面一直是我国压铸业的弱项。然而，从本次会议宣读的论文来看，从事这方面研究工作的仍然很少。仅有南方摩托股份有限公司的熊志民介绍了该公司成功地进行歧管体压铸模的设计过程和使用情况；甘肃工业大学的路阳介绍了他们采用共装熔炼法开发的新型模具用铜合金Cu14AlX。 本次国际压铸会议上，华北工学院的候击波介绍了一种新型低压铸造技术—电磁泵低压铸造工艺和设备。作者介绍电磁泵技术的国内外研究现状、电磁泵工作原理、以及该校研制的电磁泵充型低压铸造设备和应用情况。这种工艺具有生产过程非常稳定的特点，与传统的气压式低压铸造方法相比，金属液传输平稳、强磁场能改善合金组织和性能、流量及加压可连续精确控制、反应速度快、工艺重现性好、可用气体保护防止金属液被二次污染等优点，是一种极具发展前途的新技术。另外，哈尔滨工业大学的丁宏生先生，也介绍了他们开展的“行波磁场中铝合金熔液的充型能力及电磁等效压头”方面的科研成果。 随着压铸生产不断向自动化、规模化发展，如何进行科学管理，从而提高压铸件质量和生产率、降低运营成本已为各压铸生产单位所重视，特别是中国“入世”后，为了提升国内企业的竞争力，管理技术水平必须随之提高。从本次国际压铸会议宣读论文来看，压铸管理问题已引起了企业的重视，很多研究性论文，都多少对管理问题进行了论述。 本次国际压铸会议上宣读的专门研究压铸生产管理问题的论文有两篇，分别来自中国和日本。株洲南方雅马哈摩托车有限公司的刘诗文先生，论述了压铸生产中一个具体生产要素与压铸件质量相互为因果关系时，生产要素中某一具体因素发生变化而引起铸件质量异常(变化点)，如何强化这种变化点管理，从而按计划组织生产和持续改进压铸件质量的问题。文中详细地阐述了生产要素与压铸件质量的关系，提出了变化点的具体管理办法。变化点管理包括有效地对压铸件出现质量异常进行处置和工艺变更两个方面。当压铸件质量出现异常时，应首先报、联、相(上报、与相关人员联络通报、与相关人员讨论)，进而对制成品进行处置，最后召开质量专题分析会，利用这一程序和方法及时处理出现的变化点。由于生产要素变化，引起产品质量出现异动时，应进行工艺变更。工艺变更应力求程序化、简单化、规范化，与此同时还应加强质量监督。文中给出了变更工艺的参考流程。 日本压铸协会的Mitsuyuki ISOGAI宣读了如何将TPM管理方式用于压铸部门的论文。文中指出，进行TPM管理首先应了解压铸产品的成本结构，结合实际弄清技术疑难问题，然后开始解决这些问题，但同时又不摒弃传统的观念。例如：经过初步分析，作者对压力铸造中使用低压力的工业生产思想提出了置疑。在论述的管理方法时，作者认为“做—看—想”(DO-SEE-THINK)是一种较为有效的革新方法，可以解决压力铸造中的产品质量、产量和环境的问题，能大大地降低生产成本。 上述两类管理方法对每个压铸企业均有借鉴作用。 6 结束语 总结本次会议宣读的论文可归纳为以下主要特点： (1) 镁合金是本次会议代表最关注的合金材料，大量的学术交流内容与镁合金有关； (2) 涉及半固态成形、挤压铸造等高性能零件制备技术方面的研究内容，占有相当大的比例，也是与会代表讨论的热点； (3) 压铸、半固态成形、挤压等技术的应用领域仍以汽车零配件为主； (4) 国内知名压铸专家对压铸的现状和发展趋势给予了相当高的重视，比较全面地分析了各类压铸工艺和相关技术的发展现状和面临的问题，为压铸生产和研究勾画出一幅清晰的画面。(end)

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