鎂合金低壓鑄造連續(xù)化生產(chǎn)技術(shù)的研究
    研制開發(fā)了一種新型鎂合金低壓鑄造連續(xù)化生產(chǎn)技術(shù)。該技術(shù)采用雙工位結(jié)構(gòu)設(shè)計，通過臺車的移動與升降，實(shí)現(xiàn)兩臺鎂合金低壓鑄造設(shè)備在不同工位之間的切換，保證鎂合金鑄件生產(chǎn)的連續(xù)進(jìn)行。在液面加壓控制系統(tǒng)中采用了液面懸浮技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)鎂合金液面在升液管口的精確懸浮控制，有效降低了鑄件中的氧化夾雜缺陷，提高了生產(chǎn)效率。研制開發(fā)的模糊PID復(fù)合控制算法，可實(shí)現(xiàn)鎂合金低壓鑄造過程的精確控制，壓力控制誤差在0.5 kPa以內(nèi)。
    鎂合金正被廣泛應(yīng)用于航空、航天、汽車、電子以及消費(fèi)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(jìn)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(bǔ)縮性能，被廣泛用于形狀復(fù)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(jī)缸體缸蓋、導(dǎo)彈殼體、渦輪增壓器葉輪、汽車輪轂、紡織機(jī)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(shè)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(jìn)行懸浮控制，以減少由于合金液面在升液管內(nèi)的往復(fù)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(hù)方法實(shí)現(xiàn)阻燃，保護(hù)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(shè)各采用坩堝加壓方式實(shí)現(xiàn)低壓鑄造，單臺鎂合金低壓鑄造設(shè)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(dǎo)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(shè)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(shè)計有壓縮空氣的進(jìn)排氣口、保護(hù)氣體進(jìn)氣口以及壓力信號采集口。在坩堝盞的項(xiàng)部設(shè)計了保溫套加熱裝置，主要用于實(shí)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(yùn)行可靠的特點(diǎn)。保溫套的上端面設(shè)計有放置升液管的法蘭孔。臺車放置在導(dǎo)軌上，在升降油缸和4根導(dǎo)向柱的作用下，可實(shí)現(xiàn)熔化爐的垂直上升與下降運(yùn)動，在推拉油缸的作用下，可實(shí)現(xiàn)熔化爐的水平移動。