2.4　鎂合金的擠壓鑄造技術

2.4.1　擠壓鑄造的基本概念及特點

擠壓鑄造是借助擠壓鑄造機上的壓頭把澆到型腔中的金屬液擠壓成形的一種鑄造方法。擠壓工藝是由俄羅斯人于100年前發明的。北美壓鑄協會（NADAC）認為擠壓鑄造是采用低的充型速度和最小的擾動使金屬液在高壓下凝固以獲得可熱處理的高致密度鎂鑄件的鑄造工藝。擠壓鑄造的鑄件內部氣孔、縮孔等缺陷少，組織致密，晶粒細化，組織均勻；鑄件有較高的尺寸精度，有較小的表面粗糙度；在壓力下凝固，利于防止裂紋缺陷；另外，其工藝出品率高達90％以上，生產率高，工作環境好。但不宜制造復雜鑄件。王華等利用金相顯微鏡、顯微硬度計及拉伸試驗機對不同壓力擠壓鑄造Mg-Al-Ca合金的組織和性能進行了研究。結果表明，提高壓力降低了擠壓鑄造合金中第二相的比例及其孔隙率。在30MPa以下，隨著壓力的提高，合金的伸長率、抗拉強度、顯微硬度和屈服強度均逐漸提高，在高壓下擠壓鑄造合金的韌性較佳。聶景江等采用砂型鑄造和擠壓鑄造法制備了低稀土含量（低于4％）Mg-Nd-Gd-Zn-Zr鎂合金，并對鑄態、T6處理態鎂合金的顯微組織和力學性能進行研究。結果表明：砂型鑄造鎂合金晶粒粗大，力學性能較低；擠壓鑄造鎂合金的晶粒細小、組織致密，并且氣孔、疏松等缺陷較少，拉伸強度比砂型鑄造鎂合金要高12.9％；經T6處理后，擠壓鑄造鎂合金的拉伸強度提高了27.5％。

擠壓鑄造是低速充型，在高壓下凝固的鑄造生產技術，分為直接擠壓鑄造和間接擠壓鑄造。直接擠壓鑄造的充型壓力直接施加在金屬液上，凝固快，鑄件組織致密，缺點是需要配置精確的定量澆鑄系統，適合生產形狀簡單的對稱結構鑄件；間接擠壓鑄造是通過澆道傳遞壓力，在合金凝固過程中難以保持較高的壓力，但由于不需要定量澆鑄，所以目前鎂合金生產多用間接擠壓鑄造法。

2.4.2　擠壓鑄造機的類型

擠壓鑄造機的核心部件是鑄型。按照鑄型的擠壓方式不同，擠壓鑄造機可有柱塞加壓式、直接加壓式、間接加壓式及旋轉加壓式四種類型。柱塞加壓是用柱塞施加于合金液表面并保壓，鑄件的成形是在澆鑄中實現的。直接加壓是在擠壓合型時成形壓頭使部分合金液向上運動填充型腔。間接加壓是將部分合金液擠入閉合的型腔中。旋轉加壓是向半開的楔型型腔中澆鑄合金液，轉動鑄型使其合攏，合金液被擠壓上升而充滿鑄型。中國目前無專用擠壓鑄造機。

2.4.3　鑄件的擠壓位置

選擇擠壓位置時，應盡量將鑄件受力大的位置以及容易產生縮松的位置靠近加壓壓頭。鑄件不重要的部位和鑄件的加工余量部位應放在擠壓前的自由凝固處或壓頭擠壓冷隔處。如果鑄件壁厚較均勻，可按同時凝固方式設計；如果鑄件壁厚相差較大，可按順序凝固方式設計。

2.4.4　擠壓鑄型的材料及工藝參數

鎂合金擠壓所用鑄型材料見表2-64。鎂合金擠壓鑄造的鑄型溫度一般為200～300℃，充型壓力為50～150MPa，鑄型涂料通常為石墨基，澆鑄時的過熱溫度為30～140℃。據報道，當充型速度小于2m/s，充型壓力大于70MPa時，即可獲得可熱處理的鑄件。

擠壓鑄造最重要的參數是合金本身的性能。合金的化學成分和物理性能直接影響澆鑄溫度、充型壓力、鑄型溫度、合金與鑄型的相容性，進而影響鑄型的壽命。不同成分的合金具有不同的凝固溫度范圍和凝固特性，決定了合金的澆鑄溫度和充型壓力的大小。要獲得無氣孔的擠壓鑄件，凝固溫度區間較大的AZ91鎂合金所需的充型壓力要比凝固溫度區間較小的AZ3 1大。

擠壓鑄件一般不留加工余量。只有在鑄件表面要求很光潔或容易產生表面缺陷的部位留有加工余量，加工余量一般為0.5～2.0mm。鑄件圓角的半徑為2～10mm。排氣槽的尺寸一般為：深0.05～0.10mm，寬5～20mm。溢液槽的間隙一般為0.5～2mm。