铸铝模具的简介

在过去的30年中，金属模铸技术一直是生产结构铝铸件的主要方法。永久铸模工艺也称为重力压铸，其变化形式（半永久铸模，低压，VRC / PRC，PCPCTM等）是一系列金属铸模工艺，已广泛用于商业，国防和汽车应用。

发动机活塞大部分为铝材质

铸铝模具生产需要经过苛刻的要求，通过这些的要求苛刻的组件类型包括：汽车车轮，转向节和控制臂，制动组件，汽车横梁和发动机支架，汽缸盖和发动机缸体以及飞机和直升机上的结构壳体等多行业应用。

目前压铸铝合金发展迅速，它拥有无法比拟的强度高、耐腐蚀性好及良好的导电导热性，广泛适用于汽车配件、航空、船舶、家电等行业，铝合金压铸已成为最广泛应用工艺。

上图为铸铝模具

无论是汽车，航空航天还是商业用途，用于结构应用的铸件都有一系列独特的要求：

1.         可靠性

2.         良好的疲劳寿命，尤其是用于结构性和重复性载荷应用的铸件

3.         高强度/高延展性

4.         强度适中/延展性很高

5.         良好的耐冲击性

在以上的要求中使用铸铝为主要生产原料，因为对铝组件的要求和期望通常会更高。用于制造这些组件的工艺的关键要求包括：

1.         健全性

2.         原料精制

3.         模具清洗维护完整

4.         快速固化

5.         均匀的微观结构

6.         不含氧化物

不同材料导热系数

铝的高导热率和金属模具的快速排热速率相结合，导致了微观结构的细化。

这样可以在相同的合金添加量下实现更细的晶粒尺寸，更先进的共晶形态，较小的有害次级成分（如脆化铁相），较小的SDAS（二次枝晶臂间距），以及在微观结构和给定的氢含量下观察到的分散孔隙尺寸的减小。

碳合金相图

这通常反映出延展性的提高，有时甚至是强度值的提高。当这些固有的优点与通过使用压力进料来改善铸件的进料和稳固性的技术相结合后，可以始终生产出满足这些苛刻要求的铸造件。

金属模具永久成型工艺

金属模具的铸造工艺使用的模具（也称为模具）通常由含铁材料制成，例如灰口铸铁或各种等级的钢（1020、4340和H13等优质工具钢）。

与砂型铸造工艺不同，这些模具会不断重复使用。使用砂芯获得内部通道或外部特征时，称为半永久成型。

铸铝模具

在静态模式下浇铸模具，下半部或固定模不移动，只有上半部，可移动的半部或侧芯可以移动。

整个模具倾斜，旋转时，倒杯接受金属后，称为“倾斜倾倒永久成型”。 DCX NS小型厢式货车前横梁是用此技术生产的第一批大体积，最大的铝结构零件之一，该零件是在大型转盘上使用六台铸造机生产的。

为了正确进料和定向凝固，这些模具的温度管理，涂料的处理清洗以及模具的定期维护就显得非常重要。通过结合空气和水冷管线，加热和模具涂层来实现的温度和脱模的过程。

模具水路降温简易图

永久性模具工艺系列使用的是在模具投入使用之前首先施加的耐火涂层，并且这种涂层可以从一班生产转移到几班生产。

铸铝模具存在的问题

模具工艺中的的成功取决于模具涂层的成功应用和控制，以及通过冷却线对模具的热管理。 正确的程序和工作说明应描述所需的工具，施加材料的方法，应使用的涂层，适当的模头温度和施加维护清洗技术，耐火涂层的清洗维护周期，对于选择的清洗方式应符合国家环保要求，同时要达到一定的清洗效率。

铸铝模具涂层

正确的涂层技术需要对这些程序进行培训和审查。 通常，这些涂料是预先混合购买的，或者可以稀释至适当的稠度。它们可能太厚或太薄，而在冬季物料结冰时，这个问题会更加严重。

涂料中的颜料在保持时也会沉降，因此在使用前应搅拌和混合材料，并检查波姆。这些涂料中的许多涂料都使用硅酸钠作为粘合剂，并施加到加热的模具上。

模具温度变化周期

控制模具温度非常重要，因为模具温度过高会导致涂层起泡，变脆并在操作过程中剥落。涂层也可以涂得太厚，与预期效果相反。 厚度计可用于验证所需的涂层厚度。

开始压铸铝合金制品时，通常在高温下模压完成，长期模压致使合金中的一些油份、耐火涂层、化学成份及脱模剂残留物就会附着在压铸模具上，形成高温焦化后的顽固残留物积碳污垢。

想要清洗压铸模具中的这些顽固积碳，处理不好往往将模具损伤，也不能完全将压铸模具积碳处理干净，若是因模具污垢处理不彻底，也坚持生产，往往直接造成大量原材料浪费不良率大大增加以及人工成本的上升，同时，这也是铸造模具工艺中一个重要的技术难点：模具的清洗。

在铸铝工艺中常用的几种清洗方式：

1.       喷砂清洗：传统喷砂清洗方式，对模具表面磨损严重。

2.       化学溶剂清洗：国际要求全面提高环保标准，同时化学清洗会产生二次污染

3.       手动打磨清洗：费时费力，成本高。

4.       苏打清洗：二次污染，处理麻烦。

5.       高压水清洗：环保不达标，需单独水处理

6.       干冰清洗机清洗：无损，在线清洗，成本略高。

针对已上几种清洗工艺深入进行对比得出以上表格，综合来看干冰清洗机清洗方式所能达到的清洗效果是令人满意的。

干冰清洗机的优势

干冰清洗机提供了一种安全，有效且更经济的解决方案，无需使用化学药品或水分，也无需向大气中添加二氧化碳。干冰清洗使用固态形式二氧化碳作为喷射介质，可以从其他工业生产过程中回收这种二氧化碳，因此不会对环境造成影响。

干冰清洗过程

当干冰与被清洗表面接触后升华回到大气中时，不会造成二次废物处理成本，清洗结束只留下被清洗的放射性污染物。由于不与其他清洁剂（例如水，沙子或沙粒）结合使用，因此体积要小得多，从而可以节省大量废物处理成本，并且无需使用大型储存容器来存放受放射性污染的材料。

在模具加工中使用干冰清洗机的优势

·         减少废物的处理成本

·         无需使用任何化学品

·         不使用水分，省去了停机时间，被清洗设备只需很少的拆卸即可清洗

·         清洗过程干燥，可安全在线清洗电气组件

·         更有效快速的清洗

干冰清洗其他模具

写在最后

干冰清洗机的使用降低了铸铝行业的众多成本及安全有效的提高了模具在线清洗的能力。在国际上，干冰模具清洗已经在众多模具制造行业以及相关的其他清洗行业得到广泛的应用。

许多的实例证明了干冰清洗是铸铝模具清洗过程的非常有效手段。干冰清洗技术与传统的清洗方法相比它能对各种表面污物进行清洗，对环境污染极小，同时可以做到不伤害基体。目前该方法已成为传统清洗方法的重要补充和延伸