20世紀(jì)90年代以來，中國有色金屬壓鑄工業(yè)在取得令人驚嘆發(fā)展的同時，已成為一個新興產(chǎn)業(yè)。現(xiàn)國內(nèi)共有有色金屬壓鑄企業(yè)3000家左右，壓鑄件產(chǎn)量從1995年的26.6萬t上升到2005年的87萬t，年均遞增率為12.58％，其中鋁合金壓鑄件占所有壓鑄件產(chǎn)量的3／4以上。

　　隨著技術(shù)水平和產(chǎn)品開發(fā)能力的提高，鋁合金壓鑄產(chǎn)品的種類和應(yīng)用領(lǐng)域在不斷擴(kuò)寬，其合金種類、壓鑄設(shè)備、壓鑄模具和壓鑄工藝都發(fā)生了巨大的變化。

　　壓鑄鋁合金的新進(jìn)展

　　壓鑄鋁合金自1914年投入商業(yè)化生產(chǎn)以來，隨著汽車工業(yè)的發(fā)展和冷室壓鑄機(jī)的發(fā)明，其合金種類得到了快速發(fā)展。壓鑄鋁合金按性能可分為中低強(qiáng)度（如中國的Y102）和高強(qiáng)度（如中國的Y112）兩種。目前工業(yè)上應(yīng)用的壓鑄鋁合金主要有以下幾大系列：Al—51、Al —Mg 、Al—Si—Cu 、Al—Si—Mg、AI－Si—Cu—Mg、Al—Zn等。工業(yè)發(fā)達(dá)國家應(yīng)用的主要壓鑄鋁合金系列．見表l。

表1 國內(nèi)外主要壓鑄鋁合金化學(xué)成分

　　1、Al—Si二元共晶合金Al—Si二元共晶合金是應(yīng)用*早的壓鑄鋁合金，它成型性好，有良好的耐蝕性，可壓鑄一些薄壁及有致密性要求的不受力零件，如儀表附件、蓋板、護(hù)板、蓋帽及有散熱片的缸體、殼體等。但其再加工性能差，一般不用于生產(chǎn)精度要求較高、受力大的壓鑄件。2、A卜Si－Mg系及A丨－Si－Cu系合金這些合金具有較高的力學(xué)性能及良好的切削加工性能，也是壓鑄鋁合金中應(yīng)用*多的產(chǎn)品，其應(yīng)用量約占鋁合金壓鑄件的70％左右。特別是dash;Si—Cu系的壓鑄合金，其優(yōu)良的綜合性能已引起設(shè)計者的廣泛關(guān)注。它也是鑄造鋁合金中*先由其他鑄造方法轉(zhuǎn)向壓鑄的鋁合金系列。在壓鑄高壓和急速冷卻條件下，其合金組織部分得到固溶，從而強(qiáng)化了合金，加之壓鑄件的平均晶粒尺寸（約0.01mm）比金屬型（約0.5～1.0mm）和砂型（1.0mm以上）鑄件細(xì)小，所以結(jié)晶致密，強(qiáng)度和硬度也相對較高，甚至可以省去金屬型和砂型鑄造中的細(xì)化和變質(zhì)工序。

　　3、Al－Mg系合金

　　Mg系合金主要用于一些有特殊外觀和防腐要求的壓鑄件，這些合金通過適當(dāng)?shù)暮筇幚碛秀y白色外表，強(qiáng)度及抗蝕性亦較好，陽極化處理及承受拋光的性能比含Si鋁合金好，由于Mg的加入，加劇了熔煉時的氧化和造渣傾向，壓鑄控制難度要比Al—Si系合金大（主要是合金結(jié)晶間隙大造成熱裂傾向），所以必須嚴(yán)格控制熔煉工藝及壓鑄參數(shù)。壓鑄鋁合金力學(xué)性能的提高往往伴隨著鑄造工藝性能的降低，壓力鑄造因其高壓快速凝固的特點使這種矛盾在某些方面更加突出，因此一般壓鑄件難于進(jìn)行固溶熱處理，這就制約了壓鑄鋁合金力學(xué)性能的提高，雖然充氧壓鑄、真空壓鑄等是提高合金力學(xué)性能的有效途徑，但廣泛采用仍有一定難度，所以新型壓鑄鋁合金的開發(fā)研制一直在進(jìn)行。

　　鋁合金壓鑄技術(shù)的???變化

　　早期臥式冷室壓鑄機(jī)的壓鑄過程只有一個速度壓送金屬液進(jìn)入模具，壓射速度只有1～2m／s。采用這種工藝，鑄件內(nèi)部氣孔多，組織疏松。不久人們將其改為2級壓射，把壓射的過程簡單分解為慢速和快速2個階段，但快速階段的速度也不過3m／s。后來為了增加壓鑄件的致密度，在慢速和快速之后又增加了一個壓力提升階段，成為慢壓射、快壓射和增壓3個階段，這就是經(jīng)典的3段式壓射。20世紀(jì)60年代中期，這種3段式壓射工藝已經(jīng)得到了普遍推廣，并且快壓射階段的速度已提高到5m／s。此后的40余年間，世界各國壓鑄機(jī)制造商們對其壓射過程進(jìn)行了更深入的研究試驗，開發(fā)出了一些新的工藝，如70年代的拋物線壓射系統(tǒng)，80年代的無飛邊壓鑄系統(tǒng)，90年代的無飛邊壓射系統(tǒng)等。其中，有的對3階段壓射進(jìn)行分階段改進(jìn)，成為3階段經(jīng)典壓射系統(tǒng)的繼續(xù)發(fā)展和延伸?，F(xiàn)在壓射速度、壓力已由原來的人工手輪調(diào)節(jié)改為計算機(jī)控制。

　　近年來，人們?yōu)榱私鉀Q壓鑄件內(nèi)部存在的氣孔和縮孔問題，使之能生產(chǎn)出高強(qiáng)度、高致密性、可焊接、能進(jìn)行熱處理、可扭曲等各種性能的壓鑄件，在繼續(xù)完善真空壓鑄以外又發(fā)展了擠壓鑄造和半固態(tài)壓鑄等新技術(shù)，并概括地稱之為“高密度壓鑄法”。

　　1、真空壓鑄技術(shù)真空壓鑄法是將型腔中的氣體抽空或部分抽空，降低型腔中的氣壓，以利于充型和排除合金熔體中的氣體，使合金熔體在壓力作用下充填型腔，并在壓力下凝固而獲得致密的壓鑄件。真空壓鑄法與普通壓鑄法相比具有以下特點：（l）氣孔率大大降低；（2）鑄件的硬度高，微觀組織細(xì)??；（3）真空壓鑄件的力學(xué)性能較高。近年來，真空壓鑄抽除型腔氣體主要有兩種形式：（1）從模具中直接抽氣；（2）置模具于真空箱中抽氣。采用真空壓鑄時，模具排氣道位置和排氣道面積的設(shè)計至關(guān)重要。排氣道存在一個“臨界面積”，其與型腔內(nèi)抽出的氣體量、抽氣時間及充填時間有關(guān)。當(dāng)排氣道的面積大于臨界面積時，真空壓鑄效果明顯；反之，則不明顯。真空系統(tǒng)的選擇也非常重要，要求在真空泵關(guān)閉之前，型腔內(nèi)的真空度能保持到充型完畢。2、充氧壓鑄技術(shù)

　　壓鑄件中的氣體絕大部分為N₂和H₂，幾乎沒有O₂，主要原因是O₂，與活性金屬發(fā)生反應(yīng)生成了固體氧化物，這為充氧壓鑄技術(shù)提供了理論基礎(chǔ)。充氧壓鑄是在壓鑄前將氧氣充入型腔，取代其中的空氣。當(dāng)金屬液進(jìn)入型腔時，一部分氧氣從排氣槽排出，殘留的氧與金屬液發(fā)生反應(yīng)，生成彌散狀的氧化物微粒，在鑄型內(nèi)形成瞬間真空，從而獲得無氣孔的壓鑄件。

　　在充氧壓鑄過程中，型腔內(nèi)的真空是由化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的。生產(chǎn)中為保證**性，應(yīng)嚴(yán)格控制充氧量，降低型腔壓力，使其與充氧壓力相匹配。將真空壓鑄與充氧過程結(jié)合起來，使型腔處于負(fù)壓狀態(tài)，可獲得更好的效果。在金屬液充型過程中，應(yīng)使金屬液以彌散噴射狀態(tài)充型。澆道尺寸的大小也對充氧壓鑄的效果有較大影響，適當(dāng)?shù)臐驳莱叽缂瓤梢詽M足金屬液以紊流形式充滿鑄型，又可以避免金屬液溫度下降得過快。氧化物的高度彌散分布不會對鑄件產(chǎn)生不利影響，反而可提高鑄件的硬度，并使熱處理后的組織細(xì)化。充氧壓鑄可用于與氧發(fā)生反應(yīng)的Al、Mg及Zn系合金。目前，采用充氧壓鑄可生產(chǎn)各種鋁合金鑄件，如：液壓變速器殼體、加熱器用熱交換器外殼、液壓傳動閥體、計算機(jī)用托架等。

　　對于需要熱處理或組焊、要求氣密性高和在較高溫度下使用的壓鑄件，充氧壓鑄具有技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)勢。

　　3、半固態(tài)壓鑄技術(shù)

　　半固態(tài)壓鑄是在液態(tài)金屬凝固時進(jìn)行攪拌，在一定冷卻速度下獲得約50％甚至更高固相組分的漿料，然后通過壓鑄使?jié){料成形的技術(shù)。目前，半固態(tài)壓鑄有兩種工藝：即流變成形工藝和觸變成形工藝。前者是將液態(tài)金屬送入特殊設(shè)計的壓射成形機(jī)筒中，由螺旋裝置施加剪切使其冷卻成半固態(tài)漿料，然后進(jìn)行壓鑄。后者是將固態(tài)金屬粒或碎屑送入螺旋壓射成形機(jī)中，在加熱和受剪切的條件下使半固態(tài)金屬顆粒經(jīng)壓鑄成形。

　　半固態(tài)壓鑄成形工藝的關(guān)鍵是有效制取半固態(tài)合金漿料、**控制固液組分的比例及半固態(tài)成形的自動化控制。美國科學(xué)家認(rèn)為要想實現(xiàn)半固態(tài)成形的自動化生產(chǎn)，需要大力發(fā)展以下幾種技術(shù)：（1）具有自適性、靈活性的棒料運(yùn)輸；（2）精密的壓鑄潤滑及維護(hù)；（3）可控的鑄件冷卻系統(tǒng)；（4）等離子除氣及處理技術(shù)等。4、擠壓壓鑄技術(shù)

　　擠壓壓鑄又稱“液態(tài)金屬模壓”。其鑄件致密性好，力學(xué)性能高，且無澆冒口。我國一些企業(yè)已將其應(yīng)用于實際生產(chǎn)中。擠壓壓鑄技術(shù)具有極好的工藝優(yōu)勢，它不僅能替代傳統(tǒng)的壓鑄、擠壓鑄造、低壓鑄造、真空壓鑄工藝，還能對差壓鑄造、連鑄連鍛、半固態(tài)流變鑄造工藝進(jìn)行兼容。專家認(rèn)為，擠壓壓鑄技術(shù)是一項前沿性的新技術(shù)，橫跨多個工藝領(lǐng)域，內(nèi)涵豐富，**性強(qiáng)，**挑戰(zhàn)性。

　　5、電磁泵低壓鑄造

　　電磁泵低壓鑄造是一種新崛起的低壓鑄造工藝，同氣體式低壓鑄造技術(shù)相比，在加壓方式方面與其完全不同。其采用非接觸式的電磁力直接作用于液態(tài)金屬，大大降低了由于壓縮空氣不純及分壓過高所帶來的氧化和吸氣等問題，實現(xiàn)了鋁液的平穩(wěn)輸送和充型，可防止由于紊流造成的二次污染。另外電磁泵系統(tǒng)完全采用計算機(jī)數(shù)字元控制，工藝執(zhí)行非常準(zhǔn)確、重復(fù)性好，使這種工藝在成品率、力學(xué)性能、表面質(zhì)量和金屬利用率等方面都具有明顯優(yōu)勢。隨著研究的不斷深入，這項工藝也愈來愈成熟。

　　壓鑄設(shè)備及模具的發(fā)展

　　1、壓鑄設(shè)備的發(fā)展

　　通過近幾年的發(fā)展，中國壓鑄機(jī)的設(shè)計水平、技術(shù)參數(shù)、性能指標(biāo)、機(jī)械結(jié)構(gòu)和制造質(zhì)量等都有不同程度的提高，特別是冷室壓鑄機(jī)，已由原來的全液壓合型機(jī)構(gòu)改為曲肘式合型機(jī)構(gòu)，同時還增加了自動裝料、自動噴涂、自動取件、自動切料邊等功能。電器系統(tǒng)也由普通電源控制改為計算機(jī)控制，操控水平大大提高，有的已經(jīng)達(dá)到或接近國外水平。現(xiàn)正在進(jìn)一步向大型化、自動化和單元化進(jìn)軍。在此期間，國內(nèi)壓鑄機(jī)企業(yè)的技術(shù)實力在快速增強(qiáng)，其中香港力勁公司的成長變化*為典型。該公司已開發(fā)出多項國內(nèi)**的壓鑄機(jī)型，例如，其開發(fā)的臥式冷室壓鑄機(jī)*大空壓射速度已達(dá)6m／s（1997年）和8m／s（2000年初），鎂合金熱室壓鑄機(jī)（2000年初）勻加速壓射系統(tǒng)（2002年）的*大空壓射速度達(dá)l0m／s，并開發(fā)出多段壓鑄系統(tǒng)（2004年6月），實時控制壓射系統(tǒng)（2004年8月）和鎖模力為30000kN的大型壓鑄機(jī)（2004年7月）等。近年來，上海壓鑄機(jī)廠，灌南壓鑄機(jī)廠等骨干企業(yè)都開發(fā)出*大空壓射速度為8m／s以上的臥式冷室壓鑄機(jī)和鎖模力在10000kN以上的大型壓鑄機(jī)；2005年投產(chǎn)的廣東順威伊力精壓科技有限公司也將生產(chǎn)出10000kN～30000kN大型壓鑄機(jī)?？梢娭袊谛纬梢粋€有實力、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的壓鑄機(jī)制造產(chǎn)業(yè)。

　　中國現(xiàn)有壓鑄機(jī)總數(shù)為1.2萬臺，其中國產(chǎn)壓鑄機(jī)約占85％，進(jìn)口壓鑄機(jī)約占15％。近兩年中國壓鑄機(jī)的年銷售量均在1800臺以上，其中l(wèi)0000kN及以上壓鑄機(jī)占2％，8000～9000kN壓鑄機(jī)占5％，5000～7000kN壓鑄機(jī)占13％，3500～4000kN壓鑄機(jī)占20％，3000kN及以下壓鑄機(jī)占60％。在3000kN以下的壓鑄機(jī)中，熱室壓鑄機(jī)約占30％。中小型壓鑄機(jī)仍以國產(chǎn)設(shè)各為主。

　　國產(chǎn)壓鑄機(jī)與國外先進(jìn)壓鑄設(shè)備的差距主要表現(xiàn)在以下幾方面： （1）總體結(jié)構(gòu)設(shè)計落后； （2）漏油嚴(yán)重；（3）可靠性較差：這是國產(chǎn)壓鑄機(jī)*突出的缺陷。據(jù)了解，國產(chǎn)壓鑄機(jī)平均無故障運(yùn)行時間不到3000小時，甚至達(dá)不到國外20世紀(jì)50～60年代的水平，而國外該指標(biāo)一般超過20000小時；（4）品種規(guī)格不全，配套能力差：我國雖然在生產(chǎn)臥式冷室壓鑄機(jī)方面已基本成系列，但仍有個別斷檔，如從16000kN到28000kN間就無產(chǎn)品。熱室壓鑄機(jī)也缺少4000kN以上的產(chǎn)品。2、壓鑄模具的發(fā)展*早的壓鑄模模芯材料選用的是45號鋼、鑄鋼和鍛鋼等，由于其耐高溫沖擊性差，所以使用壽命也較短。隨著科技的發(fā)展，壓鑄模芯材料也發(fā)生了重大變化，現(xiàn)都采用高溫、高強(qiáng)度的3Cr2N8VH13熱鍛鋼制作模芯材料，近年來又采用了進(jìn)口的8407材料，使模具的使用壽命大大提高。此外，國內(nèi)大部分企業(yè)都采用了計算機(jī)設(shè)計及模擬充填技術(shù)，從而進(jìn)一步提高了壓鑄模的質(zhì)量，其生產(chǎn)周期也因之大大縮短。中國模具行業(yè)發(fā)展迅猛，1996年～2004年其產(chǎn)量年均增長率為14％，2003年壓鑄模行業(yè)的產(chǎn)值達(dá)38億元。目前，國產(chǎn)模具只能滿足市場需求的80％左右，其中又以中、低檔模具為主；在生產(chǎn)大型、復(fù)雜的精密模具方面，其工藝技術(shù)、模具質(zhì)量、使用壽命以及生產(chǎn)能力等均不能滿足國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。

　　鋁合金壓鑄技術(shù)的研究及發(fā)展方向

　　汽車、摩托車以及汽車附件的消耗需求，為壓鑄件生產(chǎn)提供了一個廣闊市場，壓鑄鋁合金在汽車上的應(yīng)用將不斷擴(kuò)大。為了適應(yīng)市場需求，今后還應(yīng)進(jìn)一步解決以下問題^[11]：（1）、推廣應(yīng)用新型高強(qiáng)度、高耐磨性的壓鑄鋁合金，研究可著色的壓鑄鋁合金以及用于生產(chǎn)有特殊**性要求鑄件的新型壓鑄鋁合金；（2）、開發(fā)性能穩(wěn)定、成分易于控制的壓鑄鋁合金； （3）、簡化鋁合金成分，減少合**號，為實現(xiàn)綠色生產(chǎn)提供基礎(chǔ)；（4）、進(jìn)一步完善壓鑄新工藝（真空壓鑄、充氧壓鑄、半固態(tài)壓鑄、擠壓鑄造等）；（5）、提高對市場的快速反應(yīng)能力，推行并行工程（CE）和快速原型制造技術(shù)（RPM）； （6）、開展CAD／ CAM／CAE系統(tǒng)的研究與開發(fā)； （7）、開發(fā)和應(yīng)用更多的壓鑄鋁合金汽車零部件。