镁合金低压铸造连续化生产技术的研究

镁合金低压铸造连续化生产技术的研究
    研制开发了一种新型镁合金低压铸造连续化生产技术。该技术采用双工位结构设计，通过台车的移动与升降，实现两台镁合金低压铸造设备在不同工位之间的切换，保证镁合金铸件生产的连续进行。在液面加压控制系统中采用了液面悬浮技术，可实现镁合金液面在升液管口的精确悬浮控制，有效降低了铸件中的氧化夹杂缺陷，提高了生产效率。研制开发的模糊PID复合控制算法，可实现镁合金低压铸造过程的精确控制，压力控制误差在0.5 kPa以内。
    镁合金正被广泛应用于航空、航天、汽车、电子以及消费品工业中的各种结构件。目前镁合金铸件多采用压铸、半固态铸造、挤压铸造以及低压铸造等方法进行生产。低压铸造由于其充型过程的平稳性以及优良的凝固补缩性能，被广泛用于形状复杂、质量要求高、壁厚不均匀的镁合金铸件生产中，如汽车发动机缸体缸盖、导弹壳体、涡轮增压器叶轮、汽车轮毂、纺织机械等重要铸件的成形，是获得优质镁合金铸件的最优方法之一。
    目前国内镁合金低压铸造装备多适台于单件小批量铸件的生产，无法用于大批量的连续化生产。在镁合金铸件连续低压铸造生产时，不仅要求设备的熔化量大，而且在每次浇注循环间隔中，需对升液管内的合金液面进行悬浮控制，以减少由于合金液面在升液管内的往复上下冲刷而造成铸件的氧化夹杂，提高镁合金铸件的内在质量。镁合金低压铸造多采用气体保护方法实现阻燃，保护气体的引入对液面加压控制系统的控制精度和抗干扰能力提出更高要求。为此，本工作针对镁合金铸件连续化生产技术的要求，研制了可用于连续化生产的镁合金低压铸造装备。
1 双工位低压铸造装备硬件系统
    该镁合金设各采用坩埚加压方式实现低压铸造，单台镁合金低压铸造设备的结构如图1所示，主要由熔化炉、坩埚、坩埚盖、保温套、台车、导向柱、升降油缸、推拉油缸等组成。熔化炉功率为85 kW，放置在台车上。坩埚容量为300 kg镁合金液，在坩埚的上端面设计有密封槽，坩埚与坩锅盖之间采用T型螺栓锁紧密封。在坩埚盖上设计有压缩空气的进排气口、保护气体进气口以及压力信号采集口。在坩埚盏的项部设计了保温套加热装置，主要用于实现对升液管的加热。避免铸件在浇注过程中出现升液管冻结现象。其采用碳化硅成型烧结炉膛，功率为5 kW，具有加热效率高、运行可靠的特点。保温套的上端面设计有放置升液管的法兰孔。台车放置在导轨上，在升降油缸和4根导向柱的作用下，可实现熔化炉的垂直上升与下降运动，在推拉油缸的作用下，可实现熔化炉的水平移动。