鋁合金壓鑄是將高溫熔融狀態(tài)的鋁合金金屬液，高壓高速壓射入模具型腔成形的鑄造工藝方法。這種鑄造方法的特點(diǎn)是產(chǎn)品成形精密，生產(chǎn)效率高。但常規(guī)壓鑄工藝有缺陷，由于高速壓射時(shí)模具型腔中的氣體不能被有效排除，留存在鑄件內(nèi)部，形成氣孔缺陷，導(dǎo)致鑄件的力學(xué)性能變差。
　　為了解決這個(gè)問題，人們采用抽真空的方法，即壓鑄時(shí)抽出型腔中的氣體，形成一定的真空或負(fù)壓狀態(tài)，從而減少了鑄件內(nèi)部的氣孔缺陷。
　　長期以來，人們?yōu)榱送貙拤鸿T件的應(yīng)用范圍，提高壓鑄件的力學(xué)性能，研究了一些新的壓鑄方法，如層流充填法（超低速壓鑄法）、充氧壓鑄法以及真空壓鑄法等。
　　上述方法的主要目的都在于減少金屬液充填過程中的卷氣現(xiàn)象，從而提高鑄件的力學(xué)性能。由于層流充填法存在生產(chǎn)效率低，充氧壓鑄法存在操作工序復(fù)雜、工藝參數(shù)不易控制等缺點(diǎn)，所以實(shí)際生產(chǎn)中這兩種方法應(yīng)用的并不多。
　　而真空壓鑄法則是將型腔中的氣體抽出，金屬液在真空狀態(tài)下充填型腔，因而卷入的氣體少，鑄件的力學(xué)性能得到提高。并且真空壓鑄和普通壓鑄方法一樣，操作方便，不降低生產(chǎn)效率。所以真空壓鑄法自出現(xiàn)以來，表現(xiàn)出強(qiáng)大的生命力，隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用將越來越廣泛。
　　本文針對(duì)某公司采用普通壓鑄方法生產(chǎn)的鋁合金快速接頭（OPW）存在外觀質(zhì)量不高、力學(xué)性能較差、平均合格率較低等問題，通過在原有模具的基礎(chǔ)上添加了真空裝置，研究了普通壓鑄試樣和真空壓鑄試樣的外觀質(zhì)量和力學(xué)性能，以期為真空壓鑄技術(shù)在鋁合金壓鑄生產(chǎn)中的應(yīng)用提供一定的指導(dǎo)意義。
　　1試驗(yàn)
　　試驗(yàn)所用的材料為ADCl2鋁合金，采用鎖模力為1800kN的J1118F型臥式冷室壓鑄機(jī)和DIEVS60-SUM9真空裝置制備出直徑為6mm的標(biāo)準(zhǔn)棒狀拉伸試樣。試驗(yàn)所用材料的化學(xué)成分見表1。

　　將普通壓鑄試樣和真空壓鑄試樣各分成兩部分，每種試樣一部分做T6熱處理，另一部分不做處理，然后分別測試其力學(xué)性能。在CSS-1120型電子萬能試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，在HB-3000型布氏硬度計(jì)上進(jìn)行硬度試驗(yàn)，壓頭直徑為5mm，載荷值為2.452kN，保持載荷時(shí)間為30S，環(huán)境溫度為18℃。
　　本試驗(yàn)液態(tài)鋁合金的澆注溫度為660℃，增壓壓力為11MPa，低速速度為0.25m/s，高速速度為5m/s。
　　2試驗(yàn)結(jié)果及分析
　　2.1試樣的外觀質(zhì)量
　　圖1和圖2分別為真空壓鑄試樣和普通壓鑄試樣在熱處理后的照片。從圖中可以看出，真空壓鑄試樣的表面鼓泡很少。相比之下，普通壓鑄試樣的表面有許多鼓泡，這是由于鑄件內(nèi)部氣體高溫膨脹而形成的。
　　圖3為兩種試樣做抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)后的斷面照片。圖中左側(cè)的是普通壓鑄試樣的斷面，右側(cè)的是真空壓鑄試樣的斷面。從圖中可以看出，普通壓鑄試樣的斷面晶粒粗糙，顏色發(fā)黑暗；真空壓鑄試樣的斷面晶粒細(xì)密，顏色更接近鋁合金本色。測量試樣相同部位的直徑，與熱處理前相比，普通壓鑄試樣的直徑增大了0.1mm以上，而真空壓鑄試樣幾乎沒有變化。

　　2.2試樣的力學(xué)性能
　　采用T6熱處理即固溶加人工時(shí)效的方法了解普通壓鑄工藝與真空壓鑄工藝生產(chǎn)的壓鑄件氣體含量之間的差別。
　　兩種試樣分別隨機(jī)抽取做力學(xué)性能試驗(yàn)，在熱處理前的檢測結(jié)果見表2。

　　從表2的檢測結(jié)果來看，在熱處理前，兩種試樣的力學(xué)性能相差不大，真空壓鑄試樣的力學(xué)性能略好一些。真空壓鑄試樣比普通壓鑄試樣的抗拉強(qiáng)度提高約6.67%，伸長率提高了25%，硬度提高約4.34%。這是因?yàn)槠胀▔鸿T試樣中有較多的氣孔存在，組織中的晶粒粗大，組織也較為疏松；而真空壓鑄試樣中的氣孔數(shù)量較少，組織中的晶粒細(xì)小，組織也相對(duì)致密。
　　兩種試樣同時(shí)進(jìn)行固溶和人工時(shí)效處理。其中固溶條件：溫度為515℃，時(shí)間為6h，冷卻方式為90℃水冷；人工時(shí)效條件：溫度為175℃，時(shí)間為6h，冷卻方式為空冷。固溶處理與人工時(shí)效處理的間隔時(shí)間為1h。
　　按上述條件做過固溶和人工時(shí)效處理后，再抽樣進(jìn)行力學(xué)性能檢測，檢測結(jié)果見表3。

　　由表3數(shù)據(jù)可知，經(jīng)T6熱處理后，真空壓鑄試樣的力學(xué)性能仍然保持在良好狀態(tài)，伸長率還比鑄態(tài)時(shí)提高了180%；而普通壓鑄試樣的力學(xué)性能下降幅度較大。經(jīng)T6熱處理后，雖然兩種壓鑄件組織中的共晶硅都得到了細(xì)化，但是真空壓鑄試樣中氣孔的大小并沒有發(fā)生明顯的變化；而普通壓鑄試樣中氣孔因體積膨脹而明顯增大，從而導(dǎo)致其力學(xué)性能下降幅度較大。
　　表4給出了兩種壓鑄工藝生產(chǎn)的壓鑄件氣體含量的檢測結(jié)果。
　　從表4中可以看出，真空壓鑄件的氣體含量確實(shí)少于普通壓鑄件。
　　由于真空壓鑄時(shí)抽出了型腔中的空氣，使得鑄件中出現(xiàn)氣孔缺陷的幾率大大降低，從而改善了鑄件的顯微組織，提高了鑄件的力學(xué)性能。
　　3平均合格率對(duì)比
　　據(jù)統(tǒng)計(jì)，2007年OPW系列產(chǎn)品的平均合格率只有60%多一點(diǎn)，不合格品主要是因?yàn)闅饪兹毕菰斐傻摹?008年選擇633F-2型快速接頭制作了真空壓鑄模具進(jìn)行試驗(yàn)，壓鑄的第一批產(chǎn)品合格率就有明顯提高，達(dá)到了84%，單批最高合格率達(dá)到了97.36%。2007年產(chǎn)品的平均合格率只有69.79%，2008年平均合格率達(dá)到了89%，產(chǎn)品合格率提高約28%。
　　截止到2009年，OPW系列快速接頭已有9個(gè)型號(hào)的產(chǎn)品制作了真空壓鑄模具，這9個(gè)型號(hào)產(chǎn)品的用量較大，用普通模具壓鑄合格率較低，換成真空模具后合格率提高很多。圖4為2008年和2009年OPW系列產(chǎn)品的月計(jì)合格率。從圖中可以看出，應(yīng)用真空壓鑄技術(shù)后，產(chǎn)品合格率穩(wěn)定在80%以上。由于產(chǎn)品合格率大幅提升，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本，從而提高了市場競爭力。

　　4結(jié)論
　　（1）經(jīng)抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)后，與普通壓鑄試樣相比，真空壓鑄試樣的斷面晶粒更細(xì)密，顏色更接近鋁合金本色；經(jīng)T6熱處理后，真空壓鑄試樣的表面鼓泡更少；測量試樣相同部位的直徑，與熱處理前相比，普通壓鑄試樣的直徑增大了0.1mm以上，而真空壓鑄試樣幾乎沒有變化。
　?。?）鑄態(tài)時(shí)，真空壓鑄試樣比普通壓鑄試樣的力學(xué)性能略好一些。其中抗拉強(qiáng)度提高約6.67%，伸長率提高了25%，硬度提高約4.34%。經(jīng)T6熱處理后，真空壓鑄試樣的力學(xué)性能仍然保持在良好狀態(tài)，伸長率還比鑄態(tài)時(shí)提高了180%，而普通壓鑄試樣的力學(xué)性能下降幅度較大。
　?。?）采用真空壓鑄工藝不僅能夠改善鑄件的表面光潔度，減少氣孔缺陷，還能提高鑄件的平均合格率。其中，633F-2型快速接頭的平均合格率可以達(dá)到89%，與普通壓鑄工藝相比，產(chǎn)品合格率提高約28%。
　?。?）固/液界面的動(dòng)態(tài)波動(dòng)導(dǎo)致連鑄質(zhì)量的不穩(wěn)定，為保證質(zhì)量的穩(wěn)定性，在設(shè)計(jì)連鑄結(jié)晶器時(shí)務(wù)必增大金屬凝固區(qū)的溫度梯度，減小固/液界面波動(dòng)。