壓力鑄造(簡(jiǎn)稱壓鑄)是在高壓作用下,使液態(tài)或半固態(tài)金屬以較高的速度充填壓鑄型腔(壓鑄模具),并在壓力下成形和凝固而獲得鑄件。壓鑄件尺寸精度高,一般相當(dāng)于6~7級(jí),甚至可達(dá)4級(jí);表面粗糙度低;強(qiáng)度和硬度較高,強(qiáng)度比砂型鑄造提高了25%~30%,尺寸穩(wěn)定,互換性好;可壓鑄薄壁復(fù)雜的鑄件,生產(chǎn)效率高,壓鑄模具壽命長(zhǎng),當(dāng)壓鑄鋁合金時(shí),可以達(dá)到8~20萬(wàn)次,因此壓鑄工藝被廣泛應(yīng)用于光伏、5G通訊及汽車領(lǐng)域。
鋁及鋁合金密度低(接近2.7g/cm3),約為鐵或銅的1/3;導(dǎo)電導(dǎo)熱性好,僅次于銀、銅和金;耐蝕性好:鋁的表面易自然生產(chǎn)一層致密牢固的Al2O3保護(hù)膜,能很好地保護(hù)基體不受腐蝕。通過(guò)鈍化、噴粉、涂裝等可獲得良好產(chǎn)品,因此特別適合壓鑄工藝生產(chǎn)。
各種標(biāo)準(zhǔn)的鋁合金材料成分具有相似性,可以根據(jù)使用要求選擇合金材料。常規(guī)的壓鑄鋁合金,對(duì)伸長(zhǎng)率、熱導(dǎo)率沒有特殊的要求,主要用于汽車、摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)零部件,如發(fā)動(dòng)機(jī)覆蓋件、油底殼、缸體、變速器殼體等。
隨著5G技術(shù)的發(fā)展,通訊基站用壓鑄鋁合金越來(lái)越多,主要用于生產(chǎn)散熱器殼體。由于傳統(tǒng)的ADC12鋁合金的熱導(dǎo)率只有100W/(m·K),壓鑄材料一般選擇ENAC44300,以提高零件的熱導(dǎo)率;此外,可采用200~350℃的T5熱處理。除了5G通信領(lǐng)域之外,光伏行業(yè)也對(duì)壓鑄鋁合金的需求越來(lái)越大,代表零部件為逆變器殼體?!肮夥?儲(chǔ)能”已成為多國(guó)光伏開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)配置。在搭配儲(chǔ)能以后,將為光伏帶來(lái)長(zhǎng)期、可持續(xù)的發(fā)展動(dòng)力。預(yù)計(jì)2025年全球光伏新增裝機(jī)370GW,屆時(shí)儲(chǔ)能逆變器的新增需求約為74GW。專家預(yù)測(cè),到2025年,世界能量供給來(lái)源中的2%來(lái)自于光伏發(fā)電,到2055年,光伏發(fā)電將會(huì)輸送更多的能量,約占總能源供給的25%,到2150年將超過(guò)50%。這類鋁合金除了對(duì)導(dǎo)熱有需求之外,為了應(yīng)對(duì)意外爆炸不產(chǎn)生碎片,對(duì)伸長(zhǎng)率也有一定的要求,通常要求在5%以上。散熱領(lǐng)域主要的零部件主要包含ADS殼體、DC轉(zhuǎn)換器、基站散熱器、光伏逆變器、充電機(jī)、車載散熱器和車燈散熱器等。
不管是新型高導(dǎo)熱鋁合金,還是免熱處理壓鑄鋁合金,提高熱導(dǎo)率和伸長(zhǎng)率,都需要降低合金元素的含量,讓合金元素的種類盡可能少,才能滿足性能的需求。壓鑄鋁合金除了滿足產(chǎn)品性能之外,為了保證壓鑄工藝及產(chǎn)品外觀品質(zhì),新型合金材料還應(yīng)該具備以下性能:①在固相線溫度附近具有好的熱塑性,以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜型腔的充型,避免縮孔;②收縮率低,避免壓鑄過(guò)程產(chǎn)生裂紋和變形,提高尺寸精度;③較小的凝固區(qū)間(液相線和固相線之間的溫度差),減少縮孔產(chǎn)生;④良好的高溫強(qiáng)度,避免開模時(shí)拉裂;⑤較好的鑄件/模具界面性能,避免和模具反應(yīng),緩解粘模;⑥良好的理化性能,在高溫熔融狀態(tài)下,不容易吸氣、氧化,滿足長(zhǎng)時(shí)間保溫需求。
壓鑄產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)向集成化、大型化發(fā)展;隨著產(chǎn)品特性的發(fā)展,性能個(gè)性化的需求,壓鑄鋁合金向低合金化方向發(fā)展;高真空壓鑄成為解決新型壓鑄鋁合金材料的工藝難題的重要手段。