研磨资料

弹簧表面处理新技术 -东星振动研磨机械

现模模具是工业生产的主要工艺装备。现代工业产品的发展和技术水平的提高，很大程度上取决于模具工业的发展水平。第二次世界大战以来，自动化程度的提高使国外模具迅速发展。我国虽是模具生产大国,却过不是模具制造强国。对与于模具相配的弹簧，此细节却也是成就品质的关键。影响整套模具的使用性能。

　　弹簧表面采用各种漆层来代作识别，如轻小荷重用黄色漆表示;轻荷重用蓝色漆表示;中荷重用红色漆表示;极重荷重用咖啡色漆表示;

　　性能分析:好的漆层来配套弹簧表面处理，可谓一举两得，用颜色来标识各种技术参数，方便工业生产操作，而且使弹簧表面的防腐性能得以更好的保证。

　　目前成功使用上述方式的主要厂家为国外厂家多，如日本东发公司等。

　　在国内，此还只有小部分厂家效访，目前主要是一些固定的技术要求，如采用进口材料而达到国外水平外，但整个弹簧表面处理效果却明显存在差距。

　　国内一般用人工喷漆，外观会出现流挂、漏喷、结合不好，防锈能力差。本身的工艺局限性造成大量的产品要脱漆返工。

　　国外采用的是电泳漆，在水溶性的漆槽内，把工件做阴极，施加一定的电压和时间，便可在弹簧的所有表面形成厚度均匀的漆层，然后清洗烘干便可。其外观清洁光亮，无颗粒，无露底现象，结合力好不易脱落，硬度好有3-4H，如果采用英国LVH公司聚氨酯阴极电泳漆，则其柔软性相当好。操作环境无浓的溶剂味，对空气污染少，废水处理排放流程简易，只要调节PH沉降电泳漆的树脂，然后排放清水。

　　我们为国内一厂家设计工艺流程:成形弹簧→喷丸→→上挂具→碱性除油→双水洗→(微酸1%中和)磷化→双水洗→双去离子水洗→阴极系统聚氨酯彩色电泳漆→回收→双水洗→助洗→烘烤固化→下挂具。

　　结果:

　　喷丸的粒子会夹在弹簧的两头的缝隙内。

　　喷丸导致粗糙表面，漆层也要相应地加厚，才有光亮平整外观，有10-20微米厚，这样又导致弹簧的可收缩厚度变小。

　　磷化会导致氢脆，减少弹簧的使用寿命。

　　改进流程:成形弹簧→碱液光饰除油→离心摔水→上挂→碱性除油→双水洗→(微酸中和1%)磷化→双水洗→双去离子水洗→阴极系统聚氨酯彩色电泳漆→回收→双水洗→助洗→烘烤固化→下挂具。

　　分析:

　　光饰(整)工艺是将弹簧直接放入倾斜离心式或者螺旋振动式、涡流式等系列的光饰机中，并加入适量的研磨料、研磨剂和水，进行光整加工。光饰后的表面比喷丸的表面更光洁。

　　而且减少传统工艺如如去油、清洗、酸洗、磷化、去氢等，生产工序简化，弹簧在生产过程的锈蚀机会少，不用酸洗。在表面上漆的厚度就可控制在10微米左右。

　　笔者采用浩金精细化工(上海)有限公司的吉利隆阴极电泳漆作实验。其各方面性能较佳且涂覆率:当涂层为10微米时，每公斤漆可涂覆45-50个平方米。盐雾测试:500-1000H。

　　但减去喷丸工序可能会使弹簧本身的强度降低，最好是根据不同弹簧规格，如间隙的大小，选择合适直径大小的钢丸，避免钢丸夹于弹簧缝隙。

　　不合格的漆层退除方法:

　　目前有的工厂采用油烧漆层，然后再用喷丸清洁表面，但操作过程造污染相当大，而且人工操作过程中易出现火情。

　　用浓硫酸碳化漆漆层，但强酸本身会导致氢脆，不适用弹簧。

　　采用KRT脱漆剂，用溶涨方法，剥离漆层，不伤弹簧基体，操作简单，是比较先进的方法，但使用商品的脱漆剂可能会导致成本上升，但如果减免了报废率，总体成本倒不会上升。

粉末冶金技术
　　2003年全球粉末货运总量约为88万吨，其中美国占51%，欧洲18%，日本13%，其它国家和地区18%。铁粉占整个粉末总量的90%以上。从2001年起，世界铁粉市场持续增长，4年时间增加了近20%。

　　汽车行业仍然是粉末冶金工业发展的最大动力和最大用户。一方面汽车的产量在不断增加，另一方面粉末冶金零件在单辆汽车上的用量也在不段增加。北美平均每辆汽车粉末冶金零件用量最高，为19.5公斤，欧洲平均为9公斤，日本平均为8公斤。中国由于汽车工业的高速发展，拥有巨大的粉末冶金零部件市场前景，已经成为众多国际粉末冶金企业关注的焦点。

　　粉末冶金铁基零件在汽车上主要应用于发动机、传送系统、ABS系统、点火装置等。汽车发展的两大趋势分别为降低能耗和环保；主要技术手段则是采用先进发动机系统和轻量化。

　　欧洲对汽车尾气过滤为粉末冶金多孔材料又提供了很大的市场。在目前的发动机工作条件下，粉末冶金金属多孔材料比陶瓷材料具有更好的性能优势和成本优势。

　　工具材料是粉末冶金工业另一类重要产品，其中特别重要的是硬质合金。目前制造业的发展朝着3A方向，即敏捷性（Agility）、适应性（Adaptivity）和可预测性（Anticipativity）。这要求加工工具本身更锋利、刚性更好、韧性更高；加工材料的范围扩大到吕合、镁合金、钛合金以及陶瓷等；尺寸精度要求更高；加工成本要求更低；环境影响要减到最小，干式加工比例更大。这些新要求加快了粉末冶金工具材料的发展。硬质合金的晶粒（＜200nm＝和超粗晶粒（＞6um）；涂层技术发展很快，CVD、PVD、PCVD技术日益完善，涂层种类也很多，从常用的CVDTiCN/Al2O3/TiN到CVDPCBN（聚晶立方BN）以及PVDTiAIN，Al2O3，cBN（立方BN）和SiMAlON等，满足加工场合的需要。

　　信息行业的发展也为粉末冶金工业提供了新的契机。日本电子行业用的粉末冶金产品已经达到了每年4.3美元，其中热沉材料占23%，发光与点极材料占30%。前者主要包括散热材料，如Si/SiC，Cu-Mo，Cu-W，Al-SiC，AlN以及Cu/金刚石等材料；后者则主要包括钨、钼材料。

　　粉末注射成型

　　粉末注射成形仍然是当前研究的热点之一。粉末注射成形的材料已经从早期的铁基、硬质合金、陶瓷等对杂质含量不敏感，性能要求不是非常苛刻的体系，发展到了镍基高温合金、钛合金和铌材料。材料应用领域也从结构材料向功能材料发展、如热沉材料、磁性材料和形状记忆合金。材料结构也从单一均匀结构向复合结构发展。金属工注射成形技术可实现多种不同成分的粉末同时成形，因而能够得到具有三明治形式的复合结构。例如将316L不锈纲和17-4PH合金复合，能够实现力学性能的连续可调。粉末注射成形的一个重要发展方向与与微系统技术密切相关。在与微系统技术密切相关。在与微系统相关的领域中，如电子信息、微化学、器械等，器件不断小型化，功能更加复合化。而粉末注射成形技术提供了实现的可能。微注射成形技术是对传统注射成形技术的改进。它是针对零件尺寸结构小到1um所开发的成形技术，基本工艺与传统注射成形一致，但原料粉末粒度更小。采用微注射成形技术已经开发出了表面微结构精度10um的微流体装置，尺寸为350um~900um的不锈钢零件；实现了不同材料成分、复合结构的共烧结或共连接，获得了磁性/非磁性、导体/非导体微型复合零件。

　　粉末制备技术

　　粉末雾化一直是高性能粉末的制备技术。热气流雾化技术能够延长金属液滴在液相状态的时间，使粉末可以经过二次破碎（雾化），因而大大提高了雾化的效率，所得到的粉末粒度更为细小。ASL公司的研究结果表明，若将气体温度提高到330℃。制备相同粒度粉末所需的气体消耗量减少30%，其经济分析和工程化问题研究说明该技术是完全可行的。粉末雾化方面的技术有很大的改进。例如，采用一种新型自由裸体式气体雾化，能够得到更细的工具钢粉末，颗粒中碳化物的分布更均匀、缺陷更少。美国赫格拉斯公司将先进的炼钢技术用于粉末生产中，融合了电弧炼炉（EAF）技术、氩氧脱碳技术（ADO）、高性能雾化技术和氢退火技术，大大改善了粉末质量、粉末压坯密度和强度得到了提高。在活性粉末雾化方面，为了减少熔炼过程熔体与坩埚的反应，德国开发了电极感应熔炼气雾化（EIGA）技术，可制备高活性的钛、锆以及TiAl金属间化合物粉末。机械合金化仍然是研究的热门，但大多数是实验室工作。值得一提的是德国Zoz公司才用自己开发的高能球磨设备研磨电弧熔炼炉的炉渣，然后经过湿法冶金回收金属，这一技术既改善了环境，有开拓了巨大的市场。

　　粉末压制技术

　　传统粉末压制技术在很大程度上依赖于设备的改良和过程的优化。几家知名的压机生产商均推出了精度控制更准、自动化程度更高的新型号。

　　粉末烧结理论与技术

　　微波烧结作为一种新的快速烧结技术，已经完全适用于金属粉末材料，如粉末钢、硬质合金、有色金属等。微波烧结的工业化也许指日可待因为不管是设备和技术的成熟度，还是批量化生产能力都没有太大问题而主要障碍是生产商的接受程度和风险度。

　　放电等离子烧结（SPS）的研究也不少，材料体系也从陶瓷扩展到了金属材料，特别是一些超细晶材料，如铝合金、镁合金和自润滑铁基材料等。但是由于其单件生产的特点，该方法恐怕只能用来作一些基础研究。

　　喷射沉积在制备大型、细晶材料方面非常有优势。该技术最初主要生产铝合金和铝硅合金。随着熔炼技术的提高，喷射沉积已可用来制备工具钢和高温合金。德国不来梅大学报导采用喷射沉积制备出了单件质量超过100公斤，内径40mm，外径500mm，宽100mm的高温合金环。

　　快速成形技术近年来引起了很多学者的关注。在粉末冶金领域应用最多的是直接金属激光烧结。目前该技术已用于钢铁粉末和钛合金粉末等。另一种金属快速成形方法是三维印刷。该方法非常方便用于各种不同成分合金按照不同结构需要进行三维微观堆积，目前尚处于概念阶段。但该技术已用来制备了一些由金属+粘结剂组成的结构，以及梯度功能材料。

　　金属粉末多孔材料

　　金属粉末多孔材料的应用非常广泛，如轻质结构材料、高温过滤装置、分离膜等。目前最大的市场可能是柴油发动机的烟尘过滤装置。德国的Fraunhofer研究所开发了一种金属空心球制备技术，在聚合物基体上涂覆金属粉末料浆，然后通过脱涂聚合物基体和粘结剂，最后烧结成各种具有空心结构的金属球体。球体的直径可丛1mm至8mm。所制备的钢空心球的密度仅0.3g/cm3。

　　硬质合金

　　纳米晶和梯度结构是硬质合金的两个重点方向。纳米晶材料方面包括晶粒长大控制和纳米粉末制备。梯度结构合金方面包括工艺与结构的关系。将纳米晶和梯度结构结合起来可能是一个很好的方向，能够在更微观层次上实现性能的可调。硬质合金的硬度高，可加工性差，因此采用注射成形制备复杂形状中小型零件是发展趋势，但是其商用化仍然受技术成熟度的控制。硬质合金其他方面的工作包括天家稀土及合金元素、断裂韧性和可靠性表征等。

　　粉末轻金属合金

　　汽车轻量化为铝、镁、钛等轻金属材料提供了广阔的应用前景。粉末铝合金在汽车上可应用的部位非常多，但Al-Si合金由于高比强度、高比刚度、低热膨胀系数和耐磨性好，有可能率先在油泵齿轮方面大规模应用。从工业化角度来看，对粉末冶金铝合金制备过程的优化研究更为重要。铝合金的另一个研究热点是复合材料，包括传统的Al/SiC，Al/C，Al/BN，Al/Ti（C，N）以及新出现的纳米碳管增强铝合金。高强粉末铝合金与快速凝固技术密切相关。通过成分设计，在纯铝基体中加入金属间化合物行成组元，可以制备高强度、高韧性、高热稳定性兼顾的铝合金。该材料的室温强度大于600Mpa，延伸率超过10%，在400℃还有很好的热稳定，疲劳极限是锻造铝合金的2倍。

　　镁合金的密度更小，其应用前景可能更好，但目前仍处于研究状态。采用快速凝固方法也是制备高性能粉末镁合金的重要手段。目前该技术在安全性方面已经没有太大的问题，所制备出的材料性能也远远高于铸造合金。

振动研磨生产操作规程

1.0目的：

规范振动研磨机的操作，保证产品质量。

2.0适用范围

研磨车间

3.0设备及工具：

3.1振动研磨机

3.2分选机

3.3筛子

3.4水舀

3.5胶皮管

3.6纱网

3.7周转箱

4.0主要内容

4.1振动研磨的操作

4.1.1依据任务单规定称重分选后的磨料用手推车推至振磨机附近，将磨料装入振磨机内，启动振磨机，后打开水龙头，放水冲洗磨料。

4.1.2将脱脂后的工件置于振磨机附近，启动振磨机，依据工件的规格及工件类型首先要进行试磨。

工件装

入振磨机以后打开水龙头，随时观察工件有无磕碰及表面出现麻点等现象，若有异常应及时关闭振动研磨机水龙头，上报车间主任或生产调度，若

振磨机振动10-15分钟后确认无异常现象发生时再将其余工件装入振动研磨机

机内，填加工件时一定要均匀分撒且要避免磕碰。

4.1.3加入相应的研磨剂。

4.1.4每隔1小时加大水流冲洗一次，将研磨过程中产生的磨屑及污物冲洗干净，特殊产品需要用防锈液冲洗，每隔30-60分钟观察工件的研磨状况，如有异常现象出现应立即关闭振动研磨机。

4.1.5研磨至规定时间后，取出工件样本检测。

4.1.6研磨结束后，用水舀取或自出料口用纱网接取工件，舀取或接取工件时要小心操作，防止工件磕碰或洒落，需要依据不同规格进行不同方式的分选：1.用分选机分选2.用铁板进行分选3.用筛子进行筛选4.人工挑选。一定要分选彻底，防止混片，分选后磨料要装入指定的储料箱内，

4.2精磨的操作

4.1需要精磨的工件按任务单规定进行精磨，首先检查振动研磨机内有无工件或杂物，并清理干净。

4.2将精磨用的磨料装入振动研磨机内，开启振动研磨机，根据任务单将适量的工件放入精磨机内。精磨时应观察是否有磕碰想象，并防止工件掉落在外面。

5.0注意事项：

5.1保证车间电器设备周围环境的干燥，以防短路。

5.2进出工件时，要轻拿轻放，以免磕碰。

5.3规格相近的工件同时进行振动研磨时，应在各自振动研磨机所在的区域范围内操作。

5.4保持卫生，严防工件混乱。

5.5对于体积较大，容易磕边，角度要求较松的工件可以先在砂带机上进行倒角，然后再进入到振动研磨机内。

*振动研磨中研磨石的选用原则***

工件形状磨具形状尺寸磨具与工件比例磨具分类主要用途

圆弧面件球形、圆柱形、球的半径应小于工件圆弧面半径。
粗磨2:1--3:1
中精磨3:1--5:1 粗磨石磨削效率最高，可去工件粗毛刺、飞边、氧化皮、锈斑、纹痕等。

平面较多餐具、刀具球形、三角形、斜圆柱形、方形工件应大于磨具的一倍左右。
粗磨2:1--3:1
中精磨3:1--5:1 中磨石去除金属、非金属工件小毛刺、飞边、细纹痕等，可加工粗抛后需中抛的工作

刚性较强件磨具形状不限、磨具尺寸应大于工件、可提高磨削工效、便于分选。
粗磨2:1--3:1
中精磨4:1--6:1 细磨石主要用于粗抛磨及中抛磨后需精抛磨的工件和一次性精抛磨的表面光饰。

易变形性（薄片薄壁件、细长件）工件越小，选择磨具尺寸就小，一般用球形、圆柱形、方形。
中磨2:1--3:1
精磨4:1-6:1 细磨石用于金属、非金属工件超精光饰加工

孔、带槽件需穿孔槽件，磨具应小于孔的2/10-3/10，以防堵塞，表面抛光应大于孔槽的1/3-2/5，用球形、斜圆柱形、三角形
粗磨2:1--3:1
中精磨3:1--5:1 塑胶石用于软质金属、铝、锌、铜等合金件粗、中、精抛磨，达到光饰效果。

螺纹件磨具选择球形、圆锥体形、以防碰伤螺纹及变形。 3:1--5:1 高铝瓷魔石致密、耐磨，用于各种工件的精抛加工，可提高表面光洁度和光亮度。

东星振动研磨机械厂
电话:0769-85633896,13829118925
E-mail: dx_mac@sina.com

压铸技术的现状及展望

压力铸造自本世纪40 年代问世以来，作为一种金属零件接近最后形状尺寸的精密加工工艺，其发展方兴未艾。在压铸设备及其控制、压铸工艺及压铸合金等方面不断取得新的进展。同时市场需要大量生产复杂薄壁和美观的金属零件，满足当今汽车工业、电子通讯和家用电器、玩具等产业对压铸件越来越高的要求。但由于压铸件一些固有的问题未得到彻底解决，合金的潜能未得到充分发挥。
当前广东省乃至全国的压铸业，离国际先进水平尚有很大差距。自改革开放以来，从香港迁入广东的与压铸有关的企业有几百家。所以，近十多年来，广东压铸业得到飞速的发展[1 ] 。据不完全统计，全省有一定规模的压铸厂家超过600 家，年产压铸件3 000～5 000 t 的厂家有8 家以上，1 000～3 000 t 的厂家有10 多家，500～1 000 t 的有几十家。年产锌合金压铸件接近10 万t ，铝合金压铸件约4 万t 。全省拥有压铸机约2 000 多台，最大的是21 000 kN 合模力的意大利压铸机。全省有压铸机制造厂7 家，压铸周边设备生产厂有10 多家。年产压铸机约600 台，绝大部分为热室机。主要存在下述几个问题:压铸设备以小型为主，控制系统都比较落后；压铸件以锌合金为主，多为家电、玩具等非受力零件，汽车、摩托车等零件比重还比较少；模具制造是个薄弱环节，模具厂家不少，但多是小规模的，设备比较落后，生产周期长，只有个别模具厂开始实施CAD/ CAM 技术。要使我国的压铸行业达到世界先进水平，还有一段相当长的路要走。必须推行压铸技术创新工程；开发新的压射系统和控制系统；提高压铸件的内在质量；发展新的压铸技术；研究新的压铸合金材料；实行现代化管理。

1 开发压铸控制系统

压力铸造是使金属液在高压条件下以极高速度充填型腔的过程，是一个复杂的动态热力学过程。一方面，压铸可以生产出复杂薄壁、表面美观和高精度的金属铸件。而另一方面，一般压铸过程难于达到层流充填状态而卷入气体和夹杂物，得不到致密、可热处理的工件，影响了它的力学性能。如果用降低充填速度这种手段来改善金属液的充填状态，又势必牺牲上述压铸生产所带来的优势，且对复杂薄壁零件不一定有效。而生产高质量、无气孔的薄壁压铸件却又是我们追求的目标，这是压铸工艺其他工艺竞争时赖以取胜的筹码之一。为了提高竞争力，薄壁这个指标也在不断推高，它是一个非常柔性的指标。如50 年代汽车工业的薄壁车身是2 mm ，现在已是0. 7 mm ，到2000 年将是0. 5 mm。锌压铸件所指薄壁，60 年代为2 mm ，70 年代为1 mm ，80 年代为0. 7 mm ，90 年代为0. 3～0. 5 mm。铝压铸件有类似的发展，90 年代为0. 5～1 mm。致密薄壁铸件是以足够的金属压力和短的充填时间为条件的，也就是在一个极短的时间内以高的内浇口流速和足够的金属压力进行充填。这就要求压铸机在既能产生高的压射速度的同时又能产生高的金属压力。即根据铸件工艺要求，压铸机要能提供一定的压射能量，以便能够实现高能充型。要得到0. 75 mm 以下壁厚的致密铸件，就需要压射能量在550 kW·h 以上的压铸机。高能充型还能调节各种工艺参数，得到高质量的压铸件。高能充型是压铸机压射系统的发展方向。一台压铸机要达到高的充型能量，就要尽量减少各种摩擦阻力和局部阻力以及惯性力所造成的能量损失———压力降。

压铸机的先进性主要体现在生产过程中的稳定性和可再现性，即每次压射尽可能接近预先设定的理想的压射曲线。但在压铸过程中存在很多变量影响压铸过程的稳定性[2 ] 。压铸机和模具的工作状态、储能器压力等静态因素在工艺设备选定之后是不可改变的。而一些动态因素和人为因素所引起的变量(如每次压射的金属量及其温度、模具温度、液压油粘度、涂料的喷涂质量、人为设定的参数等等) 必须通过压射控制系统进行修正。一次压射时间平均需20～80 ms ，薄壁铝合金或镁合金件要求的充填时间更短，为5～12 ms[3 ] ，压射控制系统必须能够以只相当于一次压射所用时间的10 %左右，即2～8 ms 的响应时间来控制压射曲线。这对电子线路系统就提出了严峻的要求，即电子线路控制系统必须在几微秒内作出反应。可再现性要求高，就要安装金属前沿传感器[4 ] 。在金属液封住传感器时，金属液的前沿被精确地辨认出，信息反馈到电子控制设备，电子仪器重新计算，可以得到稳定的最佳压射曲线。先进的传感器的发展推动着压铸机及压铸工艺的发展。压铸件的组织和性能取决于压铸型腔内及其邻近区域的热物理条件，所以发展靠近型腔的热探测器和传感器有重要意义。

2 发展新的压铸技术

半固态合金压铸

半固态合金同全液态和全固态合金相比，其物理性能有两个特点。一是这种半固态合金的固态组分超过50 %之后，随着固态组分的增加，其粘度急剧增加。而对未经搅拌的合金来说，固态组分超过15 %左右之后，其粘度就随固态组分的增加而急剧增加。二是这种受激烈搅拌的合金具有搅溶性。正是由于这种受激烈搅拌的半固态合金具有这种特殊的物理性能，所以它的铸造性能优良，在固态组分比较高的情况下，它的流动性还相当好，比起全液态合金并没有严重下降。另外，补缩性能也比较好，一方面其本身收缩量已减少，另一方面还可通过液2固两相同时流动而补缩。又由于这种合金具有搅溶性，因此用于成型时受到很大剪切作用的压铸和挤压工艺是比较合适的。比起全液态合金，半固态压铸更有其独特之处。

一是全液态合金操作起来很不方便，这对改善工作条件和提高机械化和自动化程度都是个障碍，而半固态合金只是在成型时才表现出象流体一样的特性，在成型之前可以象固态一样搬运，这对组织高度机械化和自动化生产非常有利。二是半固态合金压铸时，铸型受热状态得到很大改善。一个原因是合金本身的温度降低了，所含热量已较少，半固态金属从压铸到完全凝固所需要散出的热量仅为过热状态金属的一半左右。另一个原因是半固态合金进入型腔的模式不同，不流淌，紊流程度又低，基本上可达到全壁厚充填，对铸型的热冲击很低，铸型寿命得到提高。因此，半固态压铸对高熔点合金很有应用前景。半固态合金也为以铸造方法制造金属基复合材料提供了有利条件。在半固态合金受激烈搅拌时加入非包覆非金属颗粒以制备复合材料是一种比较简便的方法。由于半固态合金存在固态初晶，可以防止非金属颗粒的浮沉或凝聚，分布比较均匀。另外，非金属颗粒受到激烈搅拌、摩擦，表面得到活化，使其和基体合金结合紧密。

尽管半固态合金铸造的概念在70 年代初就为M.C. Flemings 等人所提出[5 ] ，但到目前为止半固态合金浆料如何有效地制取并进行成型还是个问题[6 ，7 ] 。应用起来受到限制，材料选择受到限制，对工艺规范要求十分严格。特别是固、液相分数要精确控制，其偏差要求在±3 %的范围内。为了达到半固态压铸的工艺要求，工艺装备设计是个关键。H. Peng 等[6 ]提出了流变成型工艺(Rheomolding) ，原理是将液态金属送入特殊设计的压射成型机筒中，由旋转的螺旋装置施加剪切而使之冷却成为半固态浆料，达到工艺要求后进行压铸成型，一台机器完成两个工序(生产浆料和压铸) 。温度控制是个关键。N. Bradley 等人[8 ] 提出了触变成型工艺(Thixomolding) ，它是将固态镁金属粒或碎屑送入螺旋压射成型机中，在加热和受剪切的情况下，金属变成浆料并压铸成型。该工艺多了一个切碎工序。

新的喷涂技术

脱模剂的喷涂与压铸件质量关系很大。脱模剂从喷射装置喷出时如果是非雾化的或非均匀分散的，凝聚的液体要求更长时间的汽化，当这一过程未完成就合模并强行将金属液压入，将加速润滑剂的汽化和形成更高的蒸气压，这往往是造成铸件疏松的根源。水基涂料对工艺要求很高。对模温有严格要求，有一个“润湿温度”。模温低于此限，涂料才能成膜。成分不同，“润湿温度”不同。涂料膜的厚度也要严格控制，太厚时冷却慢，容易形成气孔，铸件表面也易起皱；太薄时易裂，铸件表面起痕迹。水基涂料喷涂时冒烟，不利于环保。

金属液浇入压室时往往出现局部凝固现象，形成弥散激冷组织，冲入型腔后会明显降低铸件的力学性能。往压室喷涂液态涂料也不能彻底解决问题。为此，很多研究工作者都致力于开发固体润滑剂或半永久性涂料。目标是提高铸型寿命，防止焊合，提高铸件质量，改善环境条件。

3 发展新的压铸合金材料

金属基复合材料(MMCs)

汽车的轻量化、降低油耗和排放以及提高性能以保证质量与安全是当今汽车工业发展的主要方向。在新材料中，金属基复合材料由于具有高的比强度、比模量、耐磨和减摩性能，热强性和低的热膨胀系数，可望在今后汽车工业的发展中有重要的地位。特别是用铸造工艺制造金属基复合材料零件有一定优势。工艺比较简单，成本低，应用上的局限性小。已经做了很多开发研究工作。据David Weiss 等人报道，SiC 颗粒增强的铝基复合材料压铸比较成功，充填性有时比一般铝合金还好，表面质量令人满意。所用工模具和一般铝合金压铸的一样。锌铝合金基复合材料用于耐磨减摩材料有很好的前景。以ZA227 合金为基体，在熔融状态下与石墨复合成均匀浆料，经挤压铸造成型。微观结构表明，金属2石墨界面结合良好，石墨分布均匀。这种材料在石墨质量分数低于5 %时的承载能力比青铜ZQSn62623 的高。线膨胀系数下降10 %以上。减摩性、耐磨性和相对抗咬合性都远比基体合金ZA227 的好。
高铝锌基合金( ZA) [ 13]

从1979 年开始，高铝锌基合金压铸就成了ZA 合金技术一个最具活力的方面。ZA 合金压铸为设计高强、耐磨和轻质铸件以代替较重材料和成本较高的制造方法提供了唯一的机会。 ZA 类合金最突出的特点就是高的强度和优良的摩擦学特性。高铝锌基合金的抗拉强度比铝合金380 约高20 %～35 % ，比镁合金AZ91 高50 %～70 %。压铸ZA28 的抗拉强度约为394 MPa ， ZA212 为422 MPa ， ZA227 为450MPa 。最新研究表明，薄壁压铸件的强度值比上述的还要高。所以ZA227 压铸件的比强度接近380 合金。在汽车工业有很大竞争力。

ZA 合金特别是ZA227 具有很高的耐磨性能，优于传统的耐磨合金材料锡青铜和铝青铜。其压铸件可以用于越野车绞盘的传动装置和其他零件。 ZA 合金还有一个很大的优点是熔化温度低，耗能低，约为铝合金的1/ 3。 ZA 合金的工艺性好，充填性能甚佳，压铸件壁厚可到0. 5～1. 0 mm。可以满足轻质铸件要求。加工性能也十分优良，切削速度可以是铸铁的3～5 倍，刀具寿命得到延长。

4 提高对市场的快速反应能力，推行并行工程( CE) 和快速原型制造技术(RPM) [14 ，15]

并行工程

近十年来在技术上迅速取得的进展，足以使压铸工业发生革命性改变。这些最新技术包括:改进的传感器和控制系统，更快速而可靠的计算机和软件，广域的三维(3D)计算机辅助设计(CAD) 和分析能力，改进的电子数据交换和接口技术，以及快速原型制造技术。使用这些技术的最大优点是信息量得到扩大和并行使用。在产品设计阶段就同时进行工艺设计，考虑产品整个生产周期的所有因素，大大缩短了产品投放市场的时间。

4. 2 快速原型制造技术

所谓快速原型制造技术，简单地说就是将要制作的零件的三维CAD 数据在计算机上作出水平环切的数据资料，用激光按这些数据资料对模型材料(如光硬化性树脂) 进行逐层扫描和固化，扫描完了，层叠起来的最终产物就是所要求的模型。

快速原型制造法，如立体印刷(Stereolitho graphy) 和分层实体制造(Laminated Object Manufacturing) 已应用于很多产品。过去，多半用于设计制造检验工具，现在的发展是为制造工模具铺路。这使开发新产品更为迅速。

目前压铸工业主要用快速原型制造技术为重力铸造(如砂型铸造或石膏型铸造) 制造铸模，再用此铸模浇注出要开发的样板压铸件。也可以用快速原型制造技术直接制造压铸模具。但要考虑的问题是公差精度问题。CNC 可生产高精度的压铸模具，但周期长成本高。也许铸造模具可以达到接近最后形状，然后经加工达到最后公差。用快速原型制造技术开发新的压铸模是有前景的。

5 开展CAD/ CAE/ CAM系统的研究与开发

90 年代出现了第三代液压驱动的压铸机，具有更大的功率和速度，有更高的精度和可靠性，尽管如此，生产高质量无孔的薄壁压铸件仍然十分困难。原因是还缺乏准确地预测熔融金属在型腔中的行为。

随着计算机在压铸过程中应用的深度和广度的不断增加，压铸中出现的问题应该可以得到逐步解决。

计算机在压铸过程中的应用，历史不长，但进展很快。起初只能进行压铸工艺参数的选择，浇注系统的设计。后来可以对压铸件进行凝固模拟，显示铸型的温度分布，预测缩孔的位置和应力分布等。不久又发展到充填模拟，预测浇不到、冷隔和其他与充填有关的缺陷。由于计算机模型的改进和计算机硬件性能的提高，使得充填和凝固模拟更为精确和快捷。不但可以设计压铸模，并能形成图形和指令，输出到数控机床进行模具加工，初步建立了CAD/ CAE/ CAM系统。

为了使模拟结果更接近压铸过程的实际情况，使加工出来的压铸模能一次试压成功。还需做很多工作。一方面通过对压铸过程了解的逐步深化，带入更多的与之有关的物理量到计算机模型中。如最近考虑的[16 ] ，在压射过程中，熔体在流动时剪切应力不可逆地将机械能转变为热能而使粘度下降，对补缩有利。充填模拟也会由于考虑背压对充填模式的影响而更为准确。为充填模拟提供更精确的物理边界条件，根据压铸机的机械参数及特性进行压射曲线的预测，以避免充填时压射冲头速度超过其临界速度和内浇口流速超过其最大值。

另一方面，由于压铸过程是在高压高速下进行的，静态的和动态的影响因素很多，因此还需要进行大量的基础理论工作，建立起精确的数学模型以描述这个复杂的压铸过程系统。

6 推行计算机集成制造系统(CIMS)

实施CIMS 工程就是借助计算机网络、数据库集成各部门产生的数据，综合运用现代管理技术、制造技术、信息技术、系统工程技术，将企业生产全过程中有关人、技术、设备及经营、管理四要素及其信息流、物质流有机地集成，并实现企业整体优化，解决企业参与竞争所面临的一系列问题，以实现产品的高效、优质、低耗、上市快，使企业在竞争中立于不败之地。CIMS 是赢得竞争的手段。

锌合金压铸件起泡缺陷分析

产生原因：

1．孔洞引起：主要是气孔和收缩机制，气孔往往是圆形，而收缩多数是不规则形。

（1）气孔产生原因：

a 金属液在充型、凝固过程中，由于气体侵入，导致铸件表面或内部产生孔洞。
b 涂料挥发出来的气体侵入。
c 合金液含气量过高，凝固时析出。

当型腔中的气体、涂料挥发出的气体、合金凝固析出的气体，在模具排气不良时，最终留在铸件中形成的气孔。

（2）缩孔产生原因：

a 金属液凝固过程中，由于体积缩小或最后凝固部位得不到金属液补缩，而产生缩孔。
b 厚薄不均的铸件或铸件局部过热，造成某一部位凝固慢，体积收缩时表面形成凹位。

由于气孔和缩孔的存在，使压铸件在进行表面处理时，孔洞可能会进入水，当喷漆和电镀后进行烘烤时，孔洞内气体受热膨胀；或孔洞内水会变蒸气，体积膨胀，因而导致铸件表面起泡。

2．晶间腐蚀引起：

锌合金成分中有害杂质：铅、镉、锡会聚集在晶粒交界处导致晶间腐蚀，金属基体因晶间腐蚀而破碎，而电镀加速了这一祸害，受晶间腐蚀的部位会膨胀而将镀层顶起，造成铸件表面起泡。特别是在潮湿环境下晶间腐蚀会使铸件变形、开裂、甚至破碎。

3．裂纹引起：水纹、冷隔纹、热裂纹。

水纹、冷隔纹：金属液在充型过程中，先进入的金属液接触型壁过早凝固，后进入金属液不能和已凝固金属层熔合为一体，在铸件表面对接处形成叠纹，出现条状缺陷，见图2。水纹一般是在铸件表面浅层；而冷隔纹有可能渗入到铸件内部。

热裂纹：

a 当铸件厚薄不均，凝固过程产生应力；
b 过早顶出，金属强度不够；
c 顶出时受力不均
d 过高的模温使晶粒粗大；
e 有害杂质存在。

以上因素都有可能产生裂纹。

当压铸件存在水纹、冷隔纹、热裂纹，电镀时溶液会渗入到裂纹中，在烘烤时转化为蒸气，气压顶起电镀层形成起泡。

解决缺陷方案：

控制气孔产生，关键是减少混入铸件内的气体量，理想的金属流应不断加速地由喷嘴经过分流锥和浇道进入型腔，形成一条顺滑及方向一致的金属流，采用锥形流道设计，即浇流应不断加速地由喷嘴向内浇口逐渐减少，可达到这个目的。在充填系统中，混入的气体是由于湍流与金属液相混合而形成气孔，从金属液由浇铸系统进入型腔的模拟压铸过程的研究中，明显看出浇道中尖锐的转变位和递增的浇道截面积，都会使金属液流出现湍流而卷气，平稳的金属液才有利于气体从浇道和型腔进入溢流槽和排气槽，排出模外。

对于缩孔：要使压铸凝固过程中各个部位尽量同时均匀散热，同时凝固。可通过合理的水口设计，内浇口厚度及位置，模具设计，模温控制及冷却，来避免缩孔产生。对于晶间腐蚀现象：主要是控制合金原料中有害杂质含量，特别是铅<0.003％。注意废料带来的杂质元素。
对于水纹、冷隔纹，可提高模具温度，加大内浇口速度，或在冷隔区加大溢流槽，来减少冷隔纹的出现。对于热裂纹：压铸件厚薄不要急剧变化以减少应力产生；相关的压铸工艺参数作调整；降低模温。