铝合金压铸工艺研究论文

铝合金压铸类产品主要用于电子、汽车、电机、家电和一些通讯行业等，一些高性能、高精度、高韧性的优质铝合金产品也被用于大型飞机、船舶等要求比较高的行业中。主要的用途还是在一些器械的零件上。压铸的发展史众说纷纭，根据有关文章的记载，最初出现的是压铸铅。在1822年，威廉姆·乔奇（Willam Church）就制造了一台日产万的铅字的铸造机。而在二十几年后， 斯图吉斯（）设计并造成了第一台手动活塞式 热室压铸机，并在美国获得了专利。1885年，默根瑟勒研究了以前的专利，发明了印字 压铸机。到19世纪60年代用于 锌合金压铸零件生产。 压铸广泛的用于工业生产还只是上世纪初。1905年多勒（H．H．Doehler）研制成功用于工业生产的压铸机、压铸锌、锡、 铜合金 铸件。随后 瓦格纳（Wagner）设计了鹅颈式气压压铸机，用于生产铝合金 压铸件。

1、铝材磷化，通过采用SEM, XRD、电位一时间曲线、膜重变化等方法详细研究了促进剂、 氟化物、Mn2+、 Ni2+、 Zn2+、PO4和Fe2+等对铝材 磷化过程的影响。研究表明： 硝酸胍具有水溶性好、用量低、快速成膜的特点，是铝材磷化的有效促进剂。氟化物可促进成膜，增加膜重，细化 晶粒；Mn2+、Ni2+能明显细化晶粒，使 磷化膜均匀、致密并可以改善磷化膜外观；Zn2+浓度较低时，不能成膜或成膜差，随着Zn2+浓度增加，膜重增加；PO4含量对磷化膜重影响较大，提高PO4。含量使磷化膜重增加。

2、铝的碱性电解抛光工艺，进行了碱性抛光溶液体系的研究，比较了缓蚀剂、粘度剂等对抛光效果的影响，成功获得了抛光效果很好的碱性溶液体系，并首次得到了能降低操作温度、延长溶液使用寿命、同时还能改善抛光效果的添加剂。实验结果表明:在 NaOH溶液中加入适当添加剂能产生好的抛光效果。 探索性实验还发现:用葡萄糖的NaOH溶液在某些条件下进行直流恒压 电解抛光后，铝材表面 反射率可以达到90%，但由于实验还存在不稳定因素，有待进一步研究。探索了采用直流脉冲电解抛光法在碱性条件下抛光铝材的可行性，结果表明：采用脉冲电解抛光法可以达到直流恒压电解抛光的整平效果，但其整平速度较慢。

3、铝及铝合金环保型化学抛光，确定开发以磷酸一硫酸为基液的环保型化学抛光新技术，该技术要实现NOx的零排放且克服以往类似技术存在的质量缺陷。新技术的关键是在基液中添加一些具有特殊作用的化合物来替代硝酸。为此首先需要对铝的三酸化学抛光过程进行分析，尤其要重点研究硝酸的作用。硝酸在铝化学抛光中的主要作用是抑制点腐蚀，提高抛光亮度。结合在单纯磷酸一硫酸中的化学抛光试验，认为在磷酸一硫酸中添加的特殊物质应能够抑制 点腐蚀、减缓 全面腐蚀，同时必须具有较好的整平和光亮效果

4、铝及其合金的电化学表面强化处理，铝及其合金在中性体系中 阳极氧化沉积形成类陶瓷 非晶态复合转 化膜的工艺、性能、形貌、成分和结构，初步探讨了膜层的成膜过程和机理。工艺研究结果表明，在Na_2WO_4 中性混合体系中，控制成膜促进剂浓度为～， 络合成膜剂浓度为～，Na_2WO_4浓度为～，峰值 电流密度为6～12A/dm~2，弱搅拌，可以获得完整均匀、光泽性好的灰色系列无机非金属膜层。该膜层厚度为 5～10μm， 显微硬度为300～540HV，耐蚀性优异。该中性体系对铝合金有较好的适应性， 防锈铝、锻铝等多种系列铝合金上都能较好地成膜。

铝和金压铸工艺可以被应用在铝压铸汽车配件、铝压铸汽车发动机管件、铝压铸发动机气缸、铝压铸汽油机气缸缸盖、铝压铸气门摇臂、铝压铸气门支座、铝压铸电力配件、铝压铸电机端盖、铝压铸壳体、铝压铸泵壳体、铝压铸建筑配件、铝压铸装饰配件、铝压铸护栏配件、铝压铸铝轮等等零件的制作过程中。 工艺流程，压铸铝行业的四种底子工艺分别是退火、正火、淬火和回火，这四种工艺被称为压铸中的“四把火”，其在压铸过程中，淬火与回火的关系非常密切，两者缺一不可。 据了解，退火是给工件加温，当加热到恰当温度时，根据所选用的材料的不同，对压铸件进行缓慢冷却，已达到金属内部组织靠近平衡情况。正火是将工件加热到合适的温度后在空气中冷却，主要用于改善材料的切削功用，也可用于对一些需要不高的零部件作为结束压铸。淬火是将工件加热保温后，在水、或者由以及其他无机盐溶液等淬冷介质中快速冷却，经过此道工序，生产出来的钢件将会变硬，同时也使钢件变脆。为了使钢件脆性降低，可将淬火后的钢件放置于650摄氏度以下高于常温的某一温度进行长时间的保温，然后进行冷却，这被称为回火。

镁是最轻的结构金属。几种常用结构金属的密度（g·cm-3）(20o)如下： AL Mg Ti Fe Cu 可见镁的密度约分为Al,Ti,Fe,Cu的64%，39%，22%，19%。由于镁的密度小，它的合金也以质轻著称。一般镁合金的密度在·cm-3以下，镁，锂合金的密度低于镁 ·cm-3.某些超轻型镁.锂合金密度甚至低于1,比水还轻.镁得镁和金的低密度使其比性能提高.例如,20o时的弹性模量为45Gpa,比铝(70Gpa)和Ti(120Gpa)的低,但三者的比弹性模量相同(～26Gpa).镁和镁合金质量小的特点,使其在交通运输、航空工业和航天工业上具有巨大的应用前景.镁的熔点为 651℃,沸点为1107℃.镁的蒸气压很高,627℃时为℃时为,因此镁铍极易挥发.镁原子最外层的两个电子很易失去,是很活泼的金属.常温下镁能与F、CL、BR、I等元素作用生成相应化合物.加热时镁能与硫、氮作用生成MgS和Mg3N2。在空气中镁会慢慢氧化,失去银白光泽而变黑.若温度提高至400℃以上,镁的氧化速度增快,超过500℃以后氧化速度更快,会着火燃烧,此时会生成氧化镁和少量氮化镁.镁燃烧时会发出非常强烈的光亮.镁的这一特点,颇受人们的青睐.早期就被利用于摄影照明,给人们留下美好的形象和记忆.战争时期,被用来制造照明 弹,把战场和目标照明得如同白昼.又被用于制造燃烧 弹,点燃战区的物资装备,杀伤对方有生力量.人们还利用镁的这一特点,将镁粉、铝粉和其它原料制成烟花.每当节庆的夜晚,随着阵阵悦耳响声,人们可以看到”嫦娥奔月””天女散花”……各种形色的烟花在夜空飞舞,多彩多姿,给人们带来极大的欢乐.顺便提一下,镁的这种”牺牲自我””乐于助人”精神处处可见.例如它仗着活泼的电化学性质做了牺牲自我的阳极,保护着其它的金属和设备.它又作为原电池阳极,耗尽了自己,照亮了他人.由于化学活泼性高,金属镁是耐腐蚀性能最差的金属之一.在酸性、中性和弱碱性溶液中它都会受到腐蚀而变成Mg2+离子.各种类型大气均会对镁产生程度不同的腐蚀作用.在干燥的空气中,它的表面上形成一层暗淡的的疏松多孔氧化膜,在潮湿大气中,生成的产物组成大致为Mgco3·3H2O+Mgso4·7H2o+Mg(OH)2.大气湿度增加,工为地区和海洋环境的大气中所含的二氧化硫和氯化物等物质,能加重镁的腐蚀.镁中氯化物杂质及铁杂质也会加速镁的腐蚀.因此,工业生产的镁锭必须镀膜钝化,涂油及以蜡纸包覆. 镁是地壳中分布最广的元素之一,占地壳重量的,为第四个最丰富的金属元素(位于Al、Fe、Ca)之后.在自然界中镁只能以化合物的形态存在.在已知的1500多种矿物中,含镁矿物的有200多种,主要为碳酸盐、硅酸盐、硫酸盐、氧化物.海洋及盐湖中的镁比陆地上更多,是镁的主要来源.海水中含有10多种元素,镁的含量排第三,位居Na、K之后.海水中含镁每立方千米海水中有130万t镁,相当于世界镁年消耗量的4倍(见表)盐湖水的镁浓度比海水更高.以东以色列、约旦之间的”死海”(实为另一内陆湖),受到千万干旱气候的造化,湖水极浓,含镁竟高达4%.仅此一处的镁,就能满足全世界万年的需要. 纯镁不适合做结构材料.作为结构材料应用的镁主要是镁合金和铝－镁合金.全世界约有千种铝合金牌号,若按化学成份归类的话,约为300多种.这300多种铝合金几乎都含有镁,其中以镁作为主要添加剂的铝－镁合金(镁含量最高为)约为40种.全世界各国镁合金品牌共有200多种,这些品牌按化学成份可归为30多种.共中变形镁合金黄色10多种,铸造镁合金20多种,铸造镁合金主要有以下3个体系. 1) 镁－铝合金.这种合金自第一次世界大战被德国使用以来,成了最广泛使用的铸造镁合金的基础.大部份含有8%～9%的铝及少量的锌(使拉伸性能有某些提高)和锰(改善抗蚀性)2) 镁－铝－锌合金.镁－铝合金中加锌会产生一定的强化作用,其中高含锌量的合金具有很吸引人的压铸特性.如Mg－8AL－8ZN,具有足够大的流动性.,可用于压铸件,而且流动性和抗蚀性超过传统铝－锌合金.3) 含锆镁合金.锆能细化晶粒,改善镁合金的拉伸性能,提高镁合金蠕变能力,以满足航空和航天工业的需要.属于这一系列的合金有镁－锌－锆合金,镁－稀土－锌－锆合金,以及镁－钍系为基和镁－银系为基的含ZR合金.这种含稀土金属和或含钍的合金都可焊.钍也能改善铸造性能.银可以进一步提高拉伸性能.一些铸造镁合金的性能示于表.镁是立方晶格的金属,可以承受的形变量有限(特别是在低温下).其变形材料主要在300～500℃温度范围内通过挤压、;轧制和压力锻造进行生产.变形合金可以按照它们是否含锆而分成两类.按照变形产品种类可分为三类:1薄板和厚板轧制金.如AZ31(Mg-Al-Z系),ZM21(Mg-Zn-Mn系)和ZE10(Mg-Zn-RE系),这三种合金都可焊,后两种强度较低.LA141A(Mg-Li-Al)等也属这一类,前面已作详细介绍.属于这一类的还有含钍的HK31(Mg-Th-Zr系)以及随后研制的HM21(Mg-Th-Mn等),它们的高温强度更高.2挤压合金.这类合金含铝量大多在1%～8%之间.镁合金都具有密度小的特点，特别是某些镁-锂合金（见前），密度甚至低于1。美英俄等国正在研制含钇镁合金。一种合金，其密度小于·cm-3 ，抗拉强密度420Mpa， 屈服强度360Mpa，比现有任何一种变形镁合金的都高，同高强度铝合金强度相当。 镁铝合金又名铝镁合金，分子式：Mg4Al3分子量：颜色为灰褐色，比重约为，熔点463℃，燃烧时产生的温度达2000℃-3000℃。在烟花生产过程中起着非常重要的还原剂作用，也可作为白光剂和照明剂。镁铝合金是用镁锭和铝锭在保护气体中高温熔融而成。长期以来关于镁铝合金的结构有两种说法。一种说法是镁铝合金是简单物理混合；另一种说法是镁铝合金内部改变了晶体结构，不是简单的物理混合。镁锭和铝锭在高于1150K时，部分铝与空气中的氧气反应，生成a-Al2O3,氧化铝的此种晶体化学性质呈惰性，起着屏障、隔离作用。低于1150K时，生在B-Al2O3而这种晶体与酸反应，保护不了内部的镁铝合金。标准的镁铝合金中镁、铝的含量各约为50%。活性铝含量的多少对烟花的安全生产和产品的质量有很大的影响。但是现在生产镁铝合金的企业多为私营企业，近几年来铝锭比镁锭贵，受利益的驱动，大多未按国标生产。现在镁铝合金粉中铝的含量普遍低于50%，有的铝含量低到了40%。镁含量的增加使得镁铝合金的性质接近镁粉的性质，使得烟火 药的撞击感度、摩擦感度增加，烟火剂更加敏感，从而增加隐患。我们可能以用下面的化学机理来检验镁铝合金中铝的含量。1、盐酸与镁铝合金的反应Mg+2HCl=MgCl2+H2↑2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑2、混合溶液与氢氧化钠溶液反应（混合溶液中滴几滴石蕊或酚酞试剂作指示剂，以避免氢氧化钠过量）MgCl2+2NaOH=2NaCl+Mg(OH)2↓AlCl3+3NaOH=3NaCl+Al(OH)3↓3、过滤、烘干、称重，重量为G1克4、氢氧化铝与过量的氢氧化钠反应Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O5、未反应的为氢氧化镁。过滤、烘干、称重，重量为G2克镁铝合金的中铝的含量 Al%=(G1-G2)/G×规定了镁铝合金中铝的含量的范围为47-53%，铝含量低于这个范围镁铝合金容易引起质量事故和安全事故，应慎用。镁锭在镁铝合金中的应用：镁铝合金由镁锭和铝锭在保护气体中高温熔融而成，其组成有：简单的物理混合与已改变晶体结构的物理混合两种说法。

压铸模具制作工艺流程:审图—备料—加工—模架加工—模芯加工—电极加工—模具零件加工—检验—装配—飞模—试模—生产。模架加工：打编号， A/B板加工，面板加工，顶针固定板加工，底板加工。模芯加工：飞边，粗磨，铣床加工，钳工加工，CNC粗加工，热处理，精磨，CNC精加工，电火花加工，省模。模具零件加工：滑块加工，压紧块加工，分流锥浇口套加工，镶件加工。模架加工细节，打编号要统一，模芯也要打上编号，应与模架上编号一致并且方向一致，装配时对准即可不易出错。A/B板加工（即动定模框加工），A/B板加工应保证模框的平行度和垂直度为，b ：铣床加工：螺丝孔，运水孔，顶针孔，机咀孔，倒角c:钳工加工：攻牙，修毛边。面板加工：铣床加工镗机咀孔或加工料嘴孔。顶针固定板加工：铣床加工：顶针板与B板用回针连结，B板面向上，由上而下钻顶针孔，顶针沉头需把顶针板反过来底部向上，校正，先用钻头粗加工，再用铣刀精加工到位，倒角。底板加工 ：铣床加工：划线，校正，镗孔，倒角。