鎂合金正被廣泛應用于航空、航天、汽車、電子以及消費品工業(yè)中的各種結(jié)構(gòu)件。目前鎂合金鑄件多采用壓鑄、半固態(tài)鑄造、擠壓鑄造以及低壓鑄造等方法進行生產(chǎn)。低壓鑄造由于其充型過程的平穩(wěn)性以及優(yōu)良的凝固補縮性能，被廣泛用于形狀復雜、質(zhì)量要求高、壁厚不均勻的鎂合金鑄件生產(chǎn)中，如汽車發(fā)動機缸體缸蓋、導彈殼體、渦輪增壓器葉輪、汽車輪轂、紡織機械等重要鑄件的成形，是獲得優(yōu)質(zhì)鎂合金鑄件的最優(yōu)方法之一。
目前國內(nèi)鎂合金低壓鑄造裝備多適臺于單件小批量鑄件的生產(chǎn)，無法用于大批量的連續(xù)化生產(chǎn)。在鎂合金鑄件連續(xù)低壓鑄造生產(chǎn)時，不僅要求設備的熔化量大，而且在每次澆注循環(huán)間隔中，需對升液管內(nèi)的合金液面進行懸浮控制，以減少由于合金液面在升液管內(nèi)的往復上下沖刷而造成鑄件的氧化夾雜，提高鎂合金鑄件的內(nèi)在質(zhì)量。鎂合金低壓鑄造多采用氣體保護方法實現(xiàn)阻燃，保護氣體的引入對液面加壓控制系統(tǒng)的控制精度和抗干擾能力提出更高要求。為此，本工作針對鎂合金鑄件連續(xù)化生產(chǎn)技術(shù)的要求，研制了可用于連續(xù)化生產(chǎn)的鎂合金低壓鑄造裝備。
1 雙工位低壓鑄造裝備硬件系統(tǒng)
該鎂合金設各采用坩堝加壓方式實現(xiàn)低壓鑄造，單臺鎂合金低壓鑄造設備的結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由熔化爐、坩堝、坩堝蓋、保溫套、臺車、導向柱、升降油缸、推拉油缸等組成。熔化爐功率為85 kW，放置在臺車上。坩堝容量為300 kg鎂合金液，在坩堝的上端面設計有密封槽，坩堝與坩鍋蓋之間采用T型螺栓鎖緊密封。在坩堝蓋上設計有壓縮空氣的進排氣口、保護氣體進氣口以及壓力信號采集口。在坩堝盞的項部設計了保溫套加熱裝置，主要用于實現(xiàn)對升液管的加熱。避免鑄件在澆注過程中出現(xiàn)升液管凍結(jié)現(xiàn)象。其采用碳化硅成型燒結(jié)爐膛，功率為5 kW，具有加熱效率高、運行可靠的特點。保溫套的上端面設計有放置升液管的法蘭孔。臺車放置在導軌上，在升降油缸和4根導向柱的作用下，可實現(xiàn)熔化爐的垂直上升與下降運動，在推拉油缸的作用下，可實現(xiàn)熔化爐的水平移動。
圖1 單臺鎂合金低壓鑄造設備實體圖
為保證鎂合金鑄件生產(chǎn)的連續(xù)性，采用了兩臺鎂合金低壓鑄造設備，在兩臺設備之間設置了鑄型工作平臺，作為澆注工位，用于放置、固定鑄型。在正常工作時，其中一臺熔化爐內(nèi)鎂合金熔化處理好后，蓋上坩堝蓋，通過臺車的移動和升降，實現(xiàn)熔化爐與鑄型工作平臺之間的對接密封，進行低壓鑄造生產(chǎn)。當坩堝內(nèi)的合金液澆注完后，移動另外一臺熔化爐到工作臺繼續(xù)澆注，從而實現(xiàn)低壓鑄造設備的雙工位連續(xù)性生產(chǎn)。此外由于臺車與鑄型工作平臺對接后，平臺的中心孔要與坩堝蓋同軸，必須采用限位機構(gòu)對臺車的行走位置及升降位置進行嚴格控制。
在鎂合金的阻燃保護上，采用了自主開發(fā)的鎂合金低壓鑄造專用混氣系統(tǒng)，該混氣系統(tǒng)裝置可實現(xiàn)干燥空氣、SF6及C023種氣體的按比例混合，并針對鎂合金低壓鑄造的特點，提供常壓熔煉、澆注過程保護、泄露保護三路出口。
