1前言

高压铸造由于具有铸件尺寸精度高、外表光洁、重量轻以及生产效率高等特点，在汽车、摩托车、航天、航空、仪器仪表、家用电器等行业得到广泛应用。但由于压铸件中气孔缺陷的存在，限制了压铸件在重要结构件及需要进行热处理、焊接及有耐压试验要求的铸件等领域的应用。

充氧压铸又称无气孔压铸，在压铸之前用活性气体（通常为氧气）将型腔和压室中的空气置换，通过充型时金属与氧气反应生成固体氧化物，消除压铸件中大部分的气孔，使压铸件可以进行热处理和焊接，从而更大限度地发掘合金材料力学性能的潜力，并增加产品设计的灵活度，减轻零件重量。

本文针对充氧压铸工艺设计了一种新型的充氧压铸工艺及装置，通过空压射试验研究了充氧压力、充氧时间等工艺参数，并针对过共晶铝合金A390进行了实际的压铸试验，研究了工艺参数对充氧压铸A390合金力学性能的影响。

2试验条件

压铸实验在东洋BD-350V5压铸机上完成，充氧设备采用自主开发的真空充氧系统，充氧装置原理示意图如图1所示。实验室模具为由3个标准圆形力学性能试样及1个片状试样组成的模具，压铸试样如图2所示。研究采用其中的标准圆形拉伸试样进行拉伸试验，得到材料的抗拉强度、屈服强度和延伸率，标准拉伸试样尺寸如图3所示。试验结果显示模具上三个位置的圆形力学性能试样所测得的力学性能没有显著差异，故不作特别区分。对于每个试验条件取十根试棒，进行拉伸试验，并将得到的数据取平均值。试验材料为压铸合金A390合金，其化学成分见表1，由于A390属于典型的脆性材料，没有明显的屈服现象，所以取0.2%残余应变对应的应力为屈服强度。试验过程中部分压铸工艺参数见表2。为研究不同的浇口对充氧压铸工艺的影响，分别采用了圆形浇口和分散式浇口，并考虑了不同充氧压力对充氧压铸工艺的影响。

3试验结果

3.1浇口形式及高速速度对试样力学性能得影响

分散浇口条件下，在合模完成后开始充氧，充氧时间为5s，低速为0.10m/s，充氧压力为0.30MPa，高速速度分别取1.50m/s，1.75m/s、2.00m/s，2.25m/s和2.50m/s，实验检测压铸试样抗拉强度、屈服强度及伸长率分别如图4、图5和图6所示。测试得到的抗拉强度平均值约280MPa、屈服强度约为252MPa、伸长率约为0.75%，高速速度对力学性能平均值影响不大，高速速度为1.75m/s时性能略优。

采用圆形浇口，在相同实验条件下，压铸试样抗拉强度、屈服强度及伸长率分别如图7、图8和图9所示。试样抗拉强度平均值约为280MPa、屈服强度约为245MPa、伸长率约0.80%，

充氧压力对力学性能影响不大。从平均值看，2.00m/s略优。与分散浇口相比，圆形浇口性能较差。

3.2浇口形式及低速速度对试样力学性能的影响

采用分散浇口，在合模完成后开始充氧，充氧时间为4s，高速为1.50m/s，充氧压力为0.30MPa，低速速度分别取0.40m/s，0.30m/s，0.20m/s，0.10m/s，0.15m/s，0.05m/s,实验检测压铸试样抗拉强度、屈服强度及伸长率分别如图10、图11和图12所示。测试得到的抗拉强度平均值约285MPa、屈服强度约为253MPa、伸长率约0.8%，低速度为0.20m/s时性能略优。

当采用圆形浇口时，在相同实验条件下，压铸试样抗拉强度、屈服强度及伸长率分别如图13、图14和图15所示。测试得到的抗拉强度平均值约280MPa、屈服强度约为250MPa、伸长率约为0.80%，低速速度为0.050m/s时性能略优，从屈服强度平均值看，分散浇口略优于圆形浇口。

4结论

在现有的充氧条件下，不同的充氧压力都可以保证空气充分被置换，因此对最终力学性能没有太大影响；总体看来，分散浇口优于圆形浇口，低速速度取0.05m/s最佳；高速速度的影响不明朗，分散浇口时1.75m/s最优，圆形浇口时3.00m/s最优。

在优化的工艺条件下A390合金充氧压铸力学性能试样抗拉强度达到290MPa以上，屈服强度在250MPa以上，因为充氧压铸件气孔少，在后续的热处理中抗拉强度和屈服强度会有进一步提高，延伸率也会有所改善。