方少林，程文超，吳兵

（蘇州華碧微科檢測(cè)技術(shù)有限公司，江蘇 蘇州 215000）

隨著汽車行業(yè)的飛速發(fā)展，鋁合金真空壓鑄件越來(lái)越廣泛應(yīng)用在汽車零部件制造中。鋁合金具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高，能夠滿足正常使用，同時(shí)，在汽車行駛過(guò)程中，能減輕汽車自重降低汽車油耗。鋁合金上殼體鑄件由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、拔模角多、壁厚不均勻，壓鑄過(guò)程中的壓射速度、澆注溫度、模具初始溫度成為影響鑄件的充型和凝固過(guò)程的主要因素，壓鑄工藝參數(shù)選擇不當(dāng)，會(huì)造成鑄件容易出現(xiàn)縮孔、縮松、氣孔等缺陷，因此，壓鑄工藝參數(shù)的研究是非常必要的。本文以YZAlSi9Cu4 上殼體為研究對(duì)象，采用真空壓鑄生產(chǎn)，通過(guò)正交試驗(yàn)對(duì)真空壓鑄工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。

1 試驗(yàn)內(nèi)容與方法

1.1 材料與設(shè)備

YZAlSi9Cu4 合金是Al-Si-Cu 系合金，具有較好的鑄造性能和力學(xué)性能，很好的流動(dòng)性、氣密性和抗熱裂性，適合殼體生產(chǎn)制造，其主要化學(xué)成分見(jiàn)表1。

表1 YZAlSi9Cu4 合金化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）/（%）

YZAlSi9Cu4 合金經(jīng)過(guò)熔爐熔煉，利用壓鑄機(jī)上的真空系統(tǒng)，在熔體最后充型部位抽真空，進(jìn)行真空壓鑄成型。結(jié)合上殼體壓鑄件結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)企業(yè)實(shí)際需求，本實(shí)驗(yàn)真空度取值控制在8 ～10kPa。

1.2 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

真空壓鑄過(guò)程中，影響上殼體鑄件的致密性因素很多，如壓射速度直接影響鑄件的充型時(shí)間，模具溫度場(chǎng)分布對(duì)鑄件質(zhì)量和生產(chǎn)效率都有著至關(guān)重要的影響，本試驗(yàn)選擇壓射速度（因素A）、澆注溫度（因素B）、模具初始溫度（因素C）作為壓鑄件的3 個(gè)影響因素，每個(gè)因素取5 個(gè)水平，將鑄件組織致密性的密度作為評(píng)判指標(biāo)建立正交試驗(yàn)，見(jiàn)表2，考察各個(gè)因素對(duì)鑄件質(zhì)量的影響因素。

表2 正交試驗(yàn)因素及水平

1.3 測(cè)試方法

針對(duì)正交試驗(yàn)進(jìn)行真空壓鑄，上殼體壓鑄件冷卻至室溫，壓鑄件的密度在一定程度上能夠反映鑄件組織的致密性，采用電子天平稱取上殼體的質(zhì)量，根據(jù)排液法測(cè)量上殼體的體積，從而計(jì)算上殼體密度，密度越大，則上殼體壓鑄件中組織致密性好，縮孔、氣孔等缺陷比較少。

2 正交試驗(yàn)結(jié)果與分析

在保持模具型腔真空度在8 ～10kPa 時(shí)，開(kāi)模時(shí)間為12s 的前提下，考察壓射速度、澆注溫度、模具初始溫度對(duì)上殼體壓鑄件的致命性影響。通過(guò)3 因素5 水平正交試驗(yàn)表對(duì)不同壓鑄工藝參數(shù)組合進(jìn)行真空壓鑄，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3，對(duì)表3 所列結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析如表4。其中，ki表示各因素在不同水平下的密度之和的平均值（i=1，2，3，4，5）；kmax表示各個(gè)因素在不同水平下最大測(cè)量密度；kmin表示各個(gè)因素在不同水平下最小測(cè)量密度；R 表示極差，即最大測(cè)量密度與最小測(cè)量密度之差，R 的大小直接反映影響因素對(duì)密度的影響。

表3 正交試驗(yàn)表及結(jié)果

表4 密度極差分析表

從表4 分析得出，不同壓鑄工藝參數(shù)對(duì)鑄件密度影響程度不一樣，按重要程度排序：壓射速度＞澆注溫度＞模具初始溫度，并得到較優(yōu)水平為A4B5C4。壓射速度對(duì)YZAlSi9Cu4合金熔體的充型速度起決定性作用，充型過(guò)慢，上殼體壓鑄件可能出現(xiàn)欠鑄或者不成型等缺陷，正交試驗(yàn)和實(shí)際壓鑄生產(chǎn)中壓射速度過(guò)快，也會(huì)在熔體流動(dòng)過(guò)程中形成氣泡，造成鑄件有氣孔缺陷，降低鑄件致密性。

3 優(yōu)化方案驗(yàn)證

結(jié)合正交試驗(yàn)方案和寧波某壓鑄廠壓鑄試驗(yàn)的情況，對(duì)壓鑄的上殼體分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)壓射速度為2.5m/s，澆注溫度為690℃，模具初始溫度為200℃時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)壓鑄的YZAlSi9Cu4上殼體經(jīng)過(guò)重量和體積計(jì)算，密度較大，壓鑄件致密性最優(yōu)。

4 結(jié)語(yǔ)

基于正交試驗(yàn)方法對(duì)上殼體壓鑄件的工藝參數(shù)進(jìn)行分析和試驗(yàn)，最終確定了優(yōu)化的壓鑄生產(chǎn)工藝參數(shù)為壓射速度為2.5m/s、澆注溫度為690℃、模具初始溫度為200℃，正交試驗(yàn)可進(jìn)行更多水平的試驗(yàn)，提高試驗(yàn)精度，為企業(yè)優(yōu)化壓鑄工藝參數(shù)。