摘要：基于正交试验方法对 YZAlSi9Cu4 上壳体压铸工艺参数进行优化分析，结果表明，压射速度对铸件密度的影响最大。综合对比分析，确定了指导企业生产上壳体的优化压铸工艺参数：压射速度为 2.5m/s，浇注温度为 690℃，模具初始温度为 200℃，压铸的 YZAlSi9Cu4 上壳体验证了优化工艺参数的合理性。
关键词：正交试验;真空压铸;上壳体;工艺参数优化
随着汽车行业的飞速发展，铝合金真空压铸件越来越广泛应用在汽车零部件制造中。铝合金具有质量轻、强度高，能够满足正常使用，同时，在汽车行驶过程中，能减轻汽车自重降低汽车油耗。铝合金上壳体铸件由于结构复杂、拔模角多、壁厚不均匀，压铸过程中的压射速度、浇注温度、模具初始温度成为影响铸件的充型和凝固过程的主要因素，压铸工艺参数选择不当，会造成铸件容易出现缩孔、缩松、气孔等缺陷，因此，压铸工艺参数的研究是非常必要的。本文以 YZAlSi9Cu4 上壳体为研究对象，采用真空压铸生产，通过正交试验对真空压铸工艺参数进行了优化。
1 试验内容与方法
1.1 材料与设备
YZAlSi9Cu4 合金是 Al-Si-Cu 系合金，具有较好的铸造性能和力学性能，很好的流动性、气密性和抗热裂性，适合壳体生产制造，其主要化学成分见表 1。
YZAlSi9Cu4 合金经过熔炉熔炼，利用压铸机上的真空系统，在熔体最后充型部位抽真空，进行真空压铸成型。结合上壳体压铸件结构和生产企业实际需求，本实验真空度取值控制在 8 ～ 10kPa。
1.2 正交试验设计
真空压铸过程中，影响上壳体铸件的致密性因素很多，如压射速度直接影响铸件的充型时间，模具温度场分布对铸件质量和生产效率都有着至关重要的影响，本试验选择压射速度(因素 A)、浇注温度(因素 B)、模具初始温度(因素 C)作为压铸件的 3 个影响因素，每个因素取 5 个水平，将铸件组织致密性的密度作为评判指标建立正交试验，见表 2，考察各个因素对铸件质量的影响因素。
1.3 测试方法
针对正交试验进行真空压铸，上壳体压铸件冷却至室温，压铸件的密度在一定程度上能够反映铸件组织的致密性，采用电子天平称取上壳体的质量，根据排液法测量上壳体的体积，从而计算上壳体密度，密度越大，则上壳体压铸件中组织致密性好，缩孔、气孔等缺陷比较少。
2 正交试验结果与分析
在保持模具型腔真空度在 8 ～ 10kPa 时，开模时间为12s 的前提下，考察压射速度、浇注温度、模具初始温度对上壳体压铸件的致命性影响。通过 3 因素 5 水平正交试验表
对不同压铸工艺参数组合进行真空压铸，实验结果如表 3
对表 3 所列结果进行统计分析如表 4。其中，k i 表示各因素在不同水平下的密度之和的平均值(i=1,2,3,4,5);k max 表示各个因素在不同水平下最大测量密度;k min 表示各个因素
在不同水平下最小测量密度;R 表示极差，即最大测量密度与最小测量密度之差，R 的大小直接反映影响因素对密度的影响。
从表 4 分析得出，不同压铸工艺参数对铸件密度影响程度不一样，按重要程度排序：压射速度 > 浇注温度 > 模具初始温度，并得到较优水平为 A 4 B 5 C 4 。压射速度对 YZAlSi9Cu4
合金熔体的充型速度起决定性作用，充型过慢，上壳体压铸件可能出现欠铸或者不成型等缺陷，正交试验和实际压铸生产中压射速度过快，也会在熔体流动过程中形成气泡，造成铸件有气孔缺陷，降低铸件致密性。
3 优化方案验证
结合正交试验方案和宁波某压铸厂压铸试验的情况，对压铸的上壳体分析发现，当压射速度为 2.5m/s，浇注温度为690℃，模具初始温度为 200℃时，现场压铸的 YZAlSi9Cu4上壳体经过重量和体积计算，密度较大，压铸件致密性最优。
4 结语
基于正交试验方法对上壳体压铸件的工艺参数进行分析和试验，最终确定了优化的压铸生产工艺参数为压射速度为2.5m/s、浇注温度为 690℃、模具初始温度为 200℃，正交试验可进行更多水平的试验，提高试验精度，为企业优化压铸工艺参数。
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作者：方少林，程文超，吴兵
作者单位：苏州华碧微科检测技术有限公司
来源：整理于网络
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