生產(chǎn)高質(zhì)量低成本的壓鑄產(chǎn)品，從來都是壓鑄商一貫追逐的目標。由于其具體的所處地域，機器裝備，員工素質(zhì)，管理理念，原材料供應(yīng)渠道，產(chǎn)品服務(wù)對象的不同，盡管他們的最終理想相近，但得到的結(jié)果卻千差萬別。

　　壓鑄是一個看似簡單，但個中工藝卻交織相錯的生產(chǎn)過程。壓鑄商面對的問題，并不是簡單用教材所說的方式就能迎刃而解的，如：產(chǎn)品有包渣---需要合金去渣凈化;內(nèi)部有不規(guī)則縮孔---必須改變模具局部溫度分布;出現(xiàn)冷隔---確保合金溫?zé)崃鲃?模具有飛料---檢查模具密合/壓鑄機合模力;表面或內(nèi)部存在氣孔---增加排氣等。現(xiàn)實的問題要復(fù)雜的多，拿排氣來說，是被動排氣呢?還是真空排氣呢?具體怎樣去做真空壓鑄工藝選擇呢?

        一、真空壓鑄工藝應(yīng)用是產(chǎn)品的自然選擇

　　就像重力鑄造用冒口排氣一樣，傳統(tǒng)的壓鑄采用排氣槽被動排氣;但與之不同在于壓鑄的壓射速度快，除了難免出現(xiàn)合金熔液比型腔的氣體和煙氣跑的快形成裹氣以外，壓室內(nèi)的裹氣現(xiàn)象也必須面對，這就出現(xiàn)充型前的低速和多段低速控制。但排氣受制于諸多因素，時間，路徑，氣槽位置與大小，鑄件的幾何形狀等等。尤其在壓射瞬間，型腔內(nèi)氣壓會大于大氣的壓力，這對于高質(zhì)量低氣孔的傳統(tǒng)壓鑄生產(chǎn)，無疑是個大難題。

　　真空的引用是對型腔氣體控制的一次革命，在總體降低氣體含量的同時，對于某些局部的氣孔率也可進行有效的控制。隨著與壓射周期同步的全過程真空排氣技術(shù)的出現(xiàn)，生產(chǎn)低氣孔率的壓鑄產(chǎn)品再也不是一種技術(shù)挑戰(zhàn)。在日趨激烈的市場競爭中，人們即使是選擇最低廉的產(chǎn)品，質(zhì)量也總會是重要的考量之一一。至于為什么壓鑄需要用真空排氣，什么時候必須采用真空排氣，這要看壓鑄商生產(chǎn)什么樣的產(chǎn)品了。對于壓鑄商而言，迎合市場就要滿足產(chǎn)品的要求;產(chǎn)品有低氣孔率要求的，真空排氣隨時都是一種最實際的選擇。

        二、真空壓鑄生產(chǎn)的基本要求

　　就高質(zhì)量的壓鑄生產(chǎn)而言，真空的應(yīng)用并無特殊要求：性能良好的壓鑄機;精密的模具;緊密配合的壓室與沖頭;高質(zhì)量的合金材料和熔化保溫過程;精確的模溫控制;良好的工藝潤滑等等。與傳統(tǒng)工藝不同的是：型腔要相對封閉，以形成真空排氣環(huán)境;還需要有優(yōu)化的排氣設(shè)計。

　　型腔相對封閉是真空應(yīng)用的最基本要求。從外觀上看，型腔分型面不飛料，壓室沖頭處不倒泄料。滿足了最基本的要求，真空排氣就一定會有效果!真空解決的是排氣問題，無論模具和壓鑄機的品牌檔次如何，面臨的排氣要求是一樣的。市場上除了進口模具和壓鑄機引用真空的成功實例外，也不乏國產(chǎn)模具和壓鑄機用真空同樣生產(chǎn)出高質(zhì)量產(chǎn)品的事實。但反過來講，真空的應(yīng)用可以改善但解決不了其它條件的不足，尤其是基本條件不具備帶來的問題。比如，盡管真空會使壓射力相對降低，壓射速度降低，但這不是使用真空排氣的主流目標。

　　三、真空系統(tǒng)的選擇

　　這是個非常有趣的話題。包括知名的和不知名的，國內(nèi)壓鑄真空系統(tǒng)供應(yīng)商大概有20余家：歐美4～5家;日韓臺灣的5～6家;國產(chǎn)的約10家。價位從幾萬人民幣到幾十萬人民幣。至于衡量良莠的標準，除了系統(tǒng)的品質(zhì)，性能以及技術(shù)含量外，應(yīng)用服務(wù)很重要，最有發(fā)言權(quán)的還是最終用戶。由于缺少一個統(tǒng)一的界定，壓鑄商在選擇壓鑄真空系統(tǒng)時常常會非常迷惑。 壓鑄真空系統(tǒng)包含了真空機和排氣元件。其中排氣元件的選取決定了整個壓鑄真空排氣的性質(zhì)和結(jié)果。而真空機的選擇完全是在系統(tǒng)排氣能力要求下，為了配合排氣元件而考慮的。許多壓鑄商在初始選擇上往往反其道而行。

　　完備的真空系統(tǒng)應(yīng)具備：真空制造能力;系統(tǒng)排氣能力;自動控制能力;真空度檢測能力;系統(tǒng)自潔能力;故障診斷能力;廣泛兼容能力。

　　●真空制造能力---真空泵的高真空度維持能力和真空罐的真空儲存能力，這與所生產(chǎn)的鑄件的大小存在一定的內(nèi)在比例關(guān)系;如不考慮經(jīng)濟性匹配，當(dāng)然越大越好。

　　●系統(tǒng)排氣能力---這是指排氣元件的最小排氣面積和與之連接管件的阻力。這還涉及到真空工藝要求：真空排氣始于真空機連接處，還是從排氣元件處開始，對于有苛刻排氣要求的工藝差別很大。排氣元件的匹配很重要，一定要適中，過大過小都無益。

　　●自動控制能力---指的是與壓鑄機，機械手等的無間隙接口控制，也許這不是所有用戶都有的要求，但作為良好真空系統(tǒng)而言應(yīng)是必須具備的。

　　●真空度檢測能力---是指型腔壓射時的真空度的檢測，這是個實時反饋控制。真空罐的真空度與之相差甚遠，極端的情況下可能會相差300毫巴以上，千萬不可用真空罐的壓力代替型腔壓力。

　　●系統(tǒng)自潔能力---除了在開模時進行污染度檢測外，管路的反吹也是必要的，可以在很大程度上延長真空元件和管路的維護間隔。

　　●故障診斷能力---操作員會即時得到故障信息，直接解決問題或把信息馬上反應(yīng)給維護人員，以減少停機時間;而不是簡單的報告說：“真空系統(tǒng)停止了”。

　　●廣泛兼容能力---排氣元件林林總總，對于不同的壓鑄商生產(chǎn)不同要求的壓鑄產(chǎn)品時，會采用不同的排氣元件，機械閥，冷卻塊，電動或液壓閥等。在不換真空機的情況下，真空機必須可以兼容。

　　壓鑄真空系統(tǒng)的選擇與壓鑄商采用排氣方案有直接的關(guān)系，在此以冷室真空排氣結(jié)束為分界，加以介紹和討論： 3.1 半過程真空排氣

　　在收到真空閥關(guān)閉信號時，采用電動或液壓關(guān)閉真空閥。這種方式往往裝備較大尺寸真空排氣管路和較大排氣面積的真空閥，由計時器或行程開關(guān)或傳感器發(fā)出的合金熔液到達充型點前某處信號，將真空閥關(guān)閉，結(jié)束排氣過程。看得出，這時候壓射并未結(jié)束，充型時的煙氣無法排除。由于任何電氣元件的信號相應(yīng)都存在著幾毫秒到幾十毫秒的滯后，所以真空必須在充型前結(jié)束，以致無法實現(xiàn)全過程排氣。該方式總排氣效率低下，最終型腔氣壓可能會上升至大氣壓以上，甚至數(shù)倍于大氣壓。

　　3.2 全過程真空排氣

　　這里指結(jié)束真空排氣是靠金屬自身的動能關(guān)閉真空閥，或金屬自身的凝固封閉冷卻塊排氣間隙，實現(xiàn)與壓射同步。分為以下幾個方式： 3.2.1 簡單排氣

　　真空開始于沖頭越過倒料口，真空在排出型腔氣體前，需要先將管路的氣體排出。以件重10公斤的鋁鑄件為例，雙通道排氣，管路直徑25毫米，長6米，沖頭直徑120毫米，排氣行程600毫米，沖頭越過倒料口0.3秒，排氣時間1.2秒。所需排出的氣體為6.8升;額外管路氣體為6升;型腔容積為3.7升;有效排氣率為28.9%。這種方式可靠，可重復(fù)率高。缺點是在給定的壓射周期內(nèi)，排氣負擔(dān)相對較重。 3.2.2 管路預(yù)抽全過程真空排氣

　　在簡單全過程排氣情況下，先預(yù)抽管路氣體。管路真空排氣開始于關(guān)模甚至關(guān)模后瞬間;型腔真空排氣同樣開始于沖頭越過倒料口，這樣一來真空直接作用于模具排氣元件所在處，以2.1同例，壓射周期前預(yù)抽了管路氣體，有效排氣效率為54.4%。這種方式與2.1同樣有運行可靠，可重復(fù)率高的特點，而排氣效率大大得到提高。

　　半過程真空排氣的管路預(yù)抽，由于半途而廢的排氣過程，效果基本看不出。 3.2.3 特殊全過程排氣

　　首先說明的是，這種方式對壓室和沖頭配合要求很高，壓室需要特殊改造，已超出獨立的壓鑄真空系統(tǒng)排氣概念，應(yīng)用并不為廣泛接受，又細分為： 3.2.3.1 壓室底部氣壓進料式

　　當(dāng)關(guān)模后，合金熔液從壓室底部由氣壓壓入后，真空即開始，類似于熱室進料方式。優(yōu)點是省卻倒料口開放不能真空排氣的缺陷，排氣時間較長，至少長約普通倒料時，沖頭越過倒料口的時間，在2.1例中為0.3秒。做一個簡單計算：在2.1的情況下，排氣時間為1.5秒，則效率約為36.1%。這種方式的連續(xù)性好，效率較高，但需要很好氣壓保溫爐和特殊的壓室。請注意：為了防止堵塞，壓室下面的進料口可能會有保溫要求!可重復(fù)率的關(guān)鍵就在此。 3.2.3.2 壓室頂部輔助真空排氣

　　不是新概念，但是新嘗試。關(guān)模，倒料，沖頭越過倒料口，此時真空開始于壓室頂部的排氣，模具上的排氣元件可與其共同開始。還是以2.1為例，輔助排氣按單通道計算，時間為0.6秒，但也額外增加了3升的管路氣體，總效率約為29.3%。此方式會使開始的排氣比較均衡，但壓室頂部的排氣點很快將被沖頭覆蓋。該排氣點的設(shè)置應(yīng)遠離充型點，一般設(shè)在起始點和充型點中間。缺點是壓室需要改造，壓室頂部的排氣點容易堵塞。其它變化還有，沖頭越過倒料口后稍作停留，壓室頂部的排氣與模具排氣元件排氣分開控制：壓室頂部排氣可視為預(yù)抽，但這樣會增加壓射周期時間;或直接先用壓室頂部排氣，過了該點后再由模具排氣元件排氣，這樣做時，系統(tǒng)連續(xù)性也許會不好。突出的缺點是可重復(fù)率不高。(圖七)

　　四、高真空和超高真空系統(tǒng)

　　如果按照一般意義上的等級定義，高真空是指壓力介于1.3x10-8至1.3x10-12毫巴之間;超高真空是壓力低于1.3x10-12毫巴;壓鑄真空的范圍在50至500毫巴之間，按照以上定義最多算粗真空。在這里提到的是壓鑄工藝上的高真空和超高真空：50至100毫巴為壓鑄高真空，

　　50毫巴以下為壓鑄超高真空。

　　對于高真空，具備前面所述的高質(zhì)量的壓鑄件生產(chǎn)條件實現(xiàn)起來并不難;但超高真空的挑戰(zhàn)很大，首先除了上面條件外，需要有至少比普通匹配要求兩倍以上能力的真空機;高精度的模具需要設(shè)置抗300oC溫度的耐壓密封;頂針至少要有40～50毫米的精密導(dǎo)向;采用卡環(huán)式的沖頭并保證與壓室緊密配合的高重復(fù)率;沖頭和型腔的潤滑要做到精確，并保證每個周期壓射前型腔的干爽和清潔。

　　超高真空系統(tǒng)并不只是個獨立的真空概念，而是一個高效真空系統(tǒng)，加上其它與之相關(guān)連接部分的高效密封和精準潤滑。如果這是產(chǎn)品的要求，這個投資再大可能也要承受，比如要求鑄件要有精良的氣密性，T6處理，鑄后高焊接性等，否則實在是沒有必要。尤其是超大模具，真空系統(tǒng)外的投資可能是幾何倍數(shù)的增長。對于超出常規(guī)的要求，真空系統(tǒng)的投資已變成次要的了，相對的其它方面的成本要求卻高出太多。

　　考慮到系統(tǒng)的兼容性和產(chǎn)品排氣的特殊性，綜合各種特點可以衍生和組合成更多不同類型的真空系統(tǒng)。在此，一定還要考慮到真空系統(tǒng)選擇的經(jīng)濟性：無非是把真空系統(tǒng)的投資，加上能源消耗和維護成本，以及在超高真空下帶來的額外投資，一起按系統(tǒng)折算壽命打入每個壓鑄件中，看看所提高的成品率和省卻的廢品回收成本是否能在短期內(nèi)抵消以上的費用，這是眾所周知的。真空不是萬能藥，使用得當(dāng)只能減少由于排氣問題帶來的廢品率。一般來說，提高5～10%的成品率是正常的。在其它條件具備的情況下，一次成品率應(yīng)該在97%～98%。為了再提高1～2%的成品率，引入超高真空顯得并不劃算。

        五、綜合性比較(略)

        六、其它成形工藝和處理 6.1 熱室壓鑄工藝

　　真空在熱室壓鑄的應(yīng)用與冷室相似，只是由于熱室的壓射時間短，有效排氣時間也短，所以對熱室壓鑄機的穩(wěn)定性有一定的要求。另外，由于壓差的作用，熱室真空壓鑄工藝更容易將合金熔液過早的“吸入”型腔，這都要求參數(shù)的設(shè)定要更精準。值得注意的是，熱室壓鑄產(chǎn)品，如鋅合金鑄件，一般都需要做表面后處理工藝過程，對氣孔率更敏感，但就目前國內(nèi)市場來看，真空壓鑄工藝還遠沒有引起國內(nèi)熱室壓鑄商足夠的重視。 6.2 半凝固和擠壓成型

　　這些工藝過程基本可以排除了“壓室”內(nèi)的裹氣現(xiàn)象，但充型時一樣會有氣體和煙氣排出問題，就如熱室壓鑄一樣。運用真空要注意模具溫度控制，相匹配排氣面積的冷卻塊是經(jīng)濟適宜排氣元件選擇。 6.3 低壓和低速壓鑄

　　真空的應(yīng)用是可行的，但排氣元件的選擇要慎重，比如靠金屬動能關(guān)閉的機械閥在此并不適用。與高壓壓鑄相比，該工藝應(yīng)用真空排氣時，需要對相關(guān)的參數(shù)做很大的調(diào)整。 6.4 浸滲處理

　　作為鑄后化學(xué)處理不乏為提高成品率的亡羊補牢之策。以下是壓鑄商在采用浸滲處理時需要額外考慮的：浸滲處理需要單獨的工藝生產(chǎn)線，設(shè)備，耗材，環(huán)保，額外工時和人工等等。而且并不是所有產(chǎn)品都可以接受這種處理。關(guān)于投資成本，計算并不復(fù)雜。

　　七、小結(jié)

　　真空壓鑄的工藝選擇要以產(chǎn)品的要求為依據(jù)，真空系統(tǒng)的選擇要點在于它的實用性和經(jīng)濟性。簡單說真空泵+真空罐+冷卻塊就可以稱作是個真空系統(tǒng)，但問題是作為用戶，要知道真正需要的是什么，或者誰提供的系統(tǒng)是適合自己產(chǎn)品要求的。要在實用的基礎(chǔ)上找最經(jīng)濟的，反過來可能就會有問題。這是兩者的次序性。

　　在追求實用性的同時，要以滿足追求最大成品率為前提，但不能犧牲生產(chǎn)率，比如延長壓射周期或過多維護間隔;也不能只片面追求型腔真空度，高真空和超高真空只適用于對路的產(chǎn)品。這里說的兩者的同一性