铝合金通讯腔体真空压铸成形与组织性能的研究

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1、工程硕士学位论文铝合金通讯腔体真空压铸成形与组织性能的研究作者姓名付加攀工程领域材料工程校内指导教师赵海东教授校外指导教师简伟文高级工程师所在学院机械与汽车工程学院论文提交日期2018年1月ResearchonMicrostructureandPropertiesofAluminumFilter-cavityProcessedbyVacuumDieCastingADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：FuJiapanSupervisor：Prof.ZhaoHaidongSouthChinaU

2、niversityofTechnologyGuangzhou,China摘要压铸具有生产效率高、近净成形、表面质量好等优点，特别适用于大批量、快节奏的工业化生产，广泛应用于汽车、通信、电子等行业。但是压铸金属液充填速度快，充型时间短，型腔中的气体来不及排出，残留在铸件中形成气孔，降低铸件品质。真空压铸是在传统压铸的基础上，增加抽真空系统，在充型之前将型腔中的气体抽除。由于大大减少了型腔中的气体甚至几乎没有气体，因此能有效减少压铸件的卷气。有关研究表明：压铸件中的气孔会显著降低其力学性能，材料中的孔洞缺陷也会降低其导热性能，因此采用真空压铸工艺可提高铸件的

3、力学和导热性能，非常适用于制备新一代5G高强高导热结构件。本文针对带有负压罐的真空系统，考虑模具泄漏的影响，提出了改进的型腔气体压力计算模型。然后进行了冷压射试验，测量了实际的型腔气体压力，从而对该模型进行验证。结果表明，考虑泄漏的计算模型与实际的型腔气体压力曲线高度相关，较好地反映了型腔气体压力的变化规律，可用于真空压铸型腔气体压力的计算。结合该模型，进一步研究了真空压铸的型腔气体压力及其影响因素。研究表明：1)在抽真空开始阶段，型腔气体压力下降最快，随着抽真空时间的延长，压力的下降速度减慢，最后被抽走的气流与泄漏进入型腔的气流逐渐达到平衡，型腔气体压

4、力不再降低；2)提高锁模力可减少模具泄漏，从而降低充型前的型腔气体压力；3)热压射时，冲头间隙被铝液所封闭，泄漏系数减小，型腔气体压力降低；4)延长抽真空时间，不仅可以降低型腔气体压力，还可以减小其波动性。进行了真空压铸成形试验，制备出了外观良好的滤波器腔体压铸件。首先使用FLOW-3DCast铸造模拟软件对滤波器腔体的充型过程进行了模拟，研究了初始型腔气体压力对充型的影响。然后进行了AlSi12Fe和AlSi8两种合金的真空压铸成形试验，通过工艺优化，解决了腔体的成形问题，制备出了外观良好的滤波器腔体。值得注意的是，在AlSi12Fe的成形试验中，出现

5、了随着初始型腔气体压力的下降，腔体散热齿部位成形更加困难的异常现象。通过成形试验与数值模拟结果的对照与分析，揭示了初始型腔气体压力对铸件成形的影响规律，找出了型腔真空度较高时铸件散热齿成形不良的原因。选取不同初始型腔气体压力AlSi12Fe和AlSi8腔体，进行孔隙率、微观组织、力学I和导热性能的测试与分析。具体包括：对比分析了初始型腔气体压力分别为275mbar、112mbar和72mbar的AlSi12Fe腔体和初始型腔气体压力为217mbar和114mbar的AlSi8腔体的孔隙率、微观组织、力学和导热性能；对比分析了AlSi12Fe和AlSi8的

6、力学和导热性能。从而研究了不同初始型腔气体压力、不同合金成分等对铸件组织与性能的影响。结果表明：降初始低型腔气体压力可显著减少孔洞缺陷，提高组织致密性，提高力学和热导性能；在初始型腔气体压力接近的情况下，AlSi8合金的力学和导热性能比AlSi12Fe有较大提高。关键词：真空压铸；型腔气体压力；铝合金；力学性能；导热性能IIAbstractHighpressurediecastingwasextensivelyusedinmassproductionofautomotive,telecommunicationandelectronicindustries

7、foritshighefficiency,nearnetforming,etc.Butinconventionaldiecastingprocess,alloymeltswasinjectedintomouldcavityatahighvelocity.Gasinthecavitycannotbepushedoutbymeltintime,thusbeingleftinthecasting,causingporosities.Vacuumdiecastingwasanadvanceddiecastingtechnology.Invacuumdiecast

8、ing,thegaswasextractedbeforefillingproce