[0001] 本发明涉及的是一种铝合金压铸工艺，属于金属材料领域.

[0002] 铸造铝合金作为传统的金属材料，由于其比强度高、耐腐蚀、抗冲击性能较好、质量密度小、并具有良好的加工成型性，同时也具有再回收、再生性等一系列优良特点，广泛地应用于汽车工业、机械装备制造、航空航天等各行业。随着现代工业的高速发展及各种新铸造技术的出现，当今国民经济对铸造铝合金的需求量逐年增大。近年来，我国汽车行业蓬勃发展，然而当今国际石油价格飙升，这为我国乃至世界汽车行业提出了“减轻重量，节约能源，提高安全性”的新要求。于是，“汽车轻量化”成了各国汽车行业的中心话题，以铝代钢，以铝代铁是汽车轻量化的主要措施，压铸工艺作为铝合金液态成型的主要工艺，压铸工艺相对于其它工艺有产品质量好，生产效率高，经济效果良好等优点。

[0003] 铝合金压铸件在汽车行业使用量逐渐增多，但是随着人们对汽车零部件组织和性能要求的提高，压铸件虽然有如此多的优点，但是也存在缺陷和迫待解决的问题。在常规压铸过程中，压铸件存在气孔，由于金属液以高速喷射状态充填型腔，型腔中的大部分气体来不及排出而不可避免地卷入到金属液中，并以气孔形式存留于铸件内，所以普通压铸件不可避免的出现气孔缺陷，而且气孔的存在，使得常规压铸件难以进行热处理、焊接或用于气密性要求较高的零件，也导致压铸件的力学性能得不到进一步的提高，限制了压铸件在重要或大型复杂的受力部件如轿车、摩托车保安零件上的应用。压铸件的尺寸和压铸合金受到限制，不能用于大件复杂薄壁件，常规压铸下，薄壁件充型不完整，长期以来，为了提高普通压铸件的性能，拓宽压铸件的应用范围，人们已经对普通压铸工艺进行了研究，尤其是压铸工艺与压铸件性能与缺陷的关系。但是，在普通压铸过程中，气孔缺陷及其带来的性能问题几乎不能得到很好的解决。真空压铸法则是将型腔中的气体抽出，金属液在真空状态下充填型腔，因而卷入的气体少，铸件的力学性能高。真空压铸法自出现以来，表现出强大的生命力，随着相关技术的提高，其应用愈来愈广泛。我国的压铸行业还处于普通压铸时代，使用真空真空压铸技术的厂家非常少。因此，开发铝合金真空压铸工艺，对于实现汽车零部件的轻量化和了绿色制造，提高我国压制行业技术水平和压铸件市场的竞争力是非常有价值的。

[0004] 对于A356铝合金普通压铸件存在气孔、塑性较低、不能后续热处理和焊接的问题，所以本发明致力于开发一种A356铝合金的真空压铸工艺，在该工艺条件下，制备的试样与常规压铸相比，气孔数量明显减少、性能得到改善，。

[0005] 本发明的目的在于开发一种A356铝合金真空压铸工艺。通过对合金进行变质处理，优化压铸工艺参 数，并辅助真空压铸，并对不同参数获得的试样的力学性能和组织进行对比，获得A356铝合金压铸的一种最佳真空压铸工艺。

[0006] 本发明实验所使用的A356铝合金质量百分比：6.5～7.5％Si、0.25～0.45％Mg、0～0.2Cu、0～0.35Mn、0～0.3Zn余量为Al，变质剂采用的是Al-10％Sr中间合金，其中，本发明实验过程中，主要做了三个对比试验，变质处理和不变质处理质量分数对A356铝合金组织和力学性能的影响，普通压铸与真空压铸A356铝合金组织和力学性能的对比，压铸工艺参数对A356铝合金组织和力学性能的影响。

[0007] 本发明提供一种A356铝合金的真空压铸工艺，首先对纯Al和Si、Mg、Mn中间合金预热至150℃-250℃；其次将纯AL锭放入熔化炉中，待AL锭熔化后，将熔体温度升到700℃-710℃，然后将预热的和Si、Mg、Mn单质放入熔炼炉中，待融化完全后，再将温度升高到740℃-750℃，将Mg-10％Sr的放入熔炼炉，待温度恢复到740℃-750℃后，进行变质处理和不变质处理对比实验，搅拌后使其混合均匀，静置5min，然后降温到680℃进行压铸。
工艺参数主要包括：低速速度、高低速转换位置、高速速度、模具温度、浇注温度、真空位置、真空度、增压位置、增压压力，其中，压铸过程中低速位置：5mm-150mm、低速速度为0.25m/s，高速速度设为1、2、4m/s，高低速转换位置为240mm，模具初始温度为160-180℃，浇注温度为680℃，真空度为20-50kPa，增压位置为280-290mm，增压压力为12-13MPa。 [0008] 在本发明所提供的工艺参数下获得的有益效果：变质处理后，晶粒变细，共晶硅形状由板片状变为短纤维和颗粒状，有利于析出相对合金的强化，变质后，合金硬度由58.2HV升到64.2HV，合金强度得到了明显提升。普通压铸高压速度为1、2、4m/s时，随着压射速度的提高，合金的塑形逐渐上升，延伸率由2.3％上升到4.5％，抗拉强度由220Mpa上升到
250MPa。普通压铸与高真空压铸对比时，压射速度为4m/s，真空度在30Kpa时效果较好，微观组织气孔等缺陷明显减少，延伸率由4.5％上升到5.8％，抗拉强度由250Mpa上升到
282Mpa，高真空压铸与普通压铸相比，延伸率和塑性都得到了明显的改善。 [0009] 本发明提供的最佳工艺工艺参数为：浇铸前进行变质处理，变质剂为A1-10％Sr中间合金，变质温度为740～750℃，压铸过程中低速位置：5mm-150mm、低速速度为0.25m/s，高速速度设为4m/s，高低速转换位置为240mm，模具初始温度为160-180℃，浇注温度为
680℃，真空度为30kPa，增压位置为280-290mm，增压压力为12-13MPa。

[0010] 附图：

[0011] 图1为变质处理和不变质处理的合金铸态金相图。图1-a不变质处理金相图，图1-b变质处理后金相图。

[0012] 图2为普通压铸和真空压铸合金金相图对比图。图1-a普通压铸后合金金相图，图1-b真空压铸后合金金相图。

[0013] 图3为普通压铸和真空压铸后合金的力学性能对比，可以看出真空压铸后合金强度和塑形得到明显改善。

[0014] 实施实例1：

[0015] 本发明实验所使用的A356铝合金质量百分比：6.5～7.5％Si、0.25～0.45％Mg、0～0.2Cu、0～0.35Mn、0～0.3Zn 余量为Al。首先对纯Al和Si、Mg、Mn中间合金预热至150℃-250℃；其次将纯AL锭放入熔化炉中，待AL锭熔化后，将熔体温度升到700℃-710℃，然后将预热的和Si、Mg、Mn单质放入熔炼炉中，待融化完全后，再将温度升高到740℃-750℃，将Mg-4％Sr的放入熔炼炉，待温度恢复到740℃-750℃后，进行变质处理和不变质处理对比实验，搅拌后使其混合均匀，静置5min，然后降温到680℃进行压铸。
工艺参数主要包括：低速速度、高低速转换位置、高速速度、模具温度、浇注温度、真空位置、真空度、增压位置、增压压力，其中，压铸过程中低速位置：5mm-150mm、低速速度为0.25m/s，高速速度设为4m/s，高低速转换位置为240mm，模具初始温度为160-180℃，浇注温度为
680℃，增压位置为280-290mm，增压压力为12-13MPa。

[0016] 研究表明：变质处理后，如图1所示，晶粒变细，共晶硅形状由板片状变为短纤维和颗粒状，有利于析出相对合金的强化，变质后，合金硬度由58.2HV变为64.2HV，合金强度得到了明显提升。

[0017] 实施案例2：

[0018] 本发明实验所使用的A356铝合金质量百分比：6.5～7.5％Si、0.25～0.45％Mg、0～0.2Cu、0～0.35Mn、0～0.3Zn余量为Al。本实验研究压射速度对合金组织和力学性能的影响，首先对纯Al和Si、Mg、Mn中间合金预热至150℃-250℃；其次将纯AL锭放入熔化炉中，待AL锭熔化后，将熔体温度升到700℃-710℃，然后将预热的和Si、Mg、Mn单质放入熔炼炉中，待融化完全后，再将温度升高到740℃-750℃，将Mg-4％Sr的放入熔炼炉，待温度恢复到740℃-750℃后，进行变质处理和不变质处理对比实验，搅拌后使其混合均匀，静置5min，然后降温到680℃，然后将溶液进行压铸。工艺参数主要包括：低速速度、高低速转换位置、高速速度、模具温度、浇注温度、真空位置、真空度、增压位置、增压压力，其中，压铸过程中低速位置：5mm-150mm、低速速度为0.25m/s，高速速度依次设为1、2、4m/s，高低速转换位置为240mm，模具初始温度为160-180℃，浇注温度为680℃，增压位置为280-290mm，增压压力为12-13MPa。

[0019] 研究表明：普通压铸高压速度为1、2、4m/s时，随着压射速度的提高，合金的延伸率逐渐上升，延伸率由2.3％上升到4.5％，抗拉强度由220Mpa上升到250MPa。 [0020] 实施案例3：

[0021] 本发明实验所使用的A356铝合金质量百分比：6.5～7.5％Si、0.25～0.45％Mg、0～0.2Cu、0～0.35Mn、0～0.3Zn余量为Al。本实验研究普通压铸和高真空压铸对合金组织和力学性能的影响，首先对纯Al和Si、Mg、Mn中间合金预热至150℃-250℃；其次将纯AL锭放入熔化炉中，待AL锭熔化后，将熔体温度升到700℃-710℃，然后将预热的和Si、Mg、Mn单质放入熔炼炉中，待融化完全后，再将温度升高到740℃-750℃，将Mg-10％Sr的放入熔炼炉，待温度恢复到740℃-750℃后，进行变质处理和不变质处理对比实验，搅拌后使其混合均匀，静置5min，然后降温到680℃进行压铸。工艺参数主要包括：低速速度、高低速转换位置、高速速度、模具温度、浇注温度、真空位置、真空度、增压位置、增压压力，其中，压铸过程中低速位置：5mm-150mm、低速速度为0.25m/s，高速速度依次设为4m/s，高低速转换位置为240mm，模具初始温度为 160-180℃，浇注温度为680℃，增压位置为280-290mm，增压压力为12-13MPa。然后重复上面动作，加上真空，真空度设为30kpa，其它工艺参数不变。

[0022] 研究表明：普通压铸与高真空压铸对比时，微观组织气孔等缺陷明显减少如图2所示，真空度在30Kpa时效果较好，延伸率由4.5％上升到5.8％，抗拉强度由250Mpa上升到282Mpa，如图3所示，高真空压铸与普通压铸相比，抗拉强度和塑性都得到了明显改善。