壓鑄作為一種高效的金屬成型工藝，在現代制造業中占據重要地位。通過高壓將液態或半液態金屬快速壓入模具型腔，能夠生產出尺寸精確、表面質量高且復雜程度多樣的零部件。然而，傳統壓鑄過程中，型腔中的氣體難以完全排出，易在鑄件內部形成氣孔、疏松等缺陷，嚴重影響鑄件的力學性能和質量穩定性。為解決這一難題，真空機工藝被引入壓鑄領域，通過抽取型腔中的氣體，顯著降低氣體含量，提升鑄件品質。深入探討壓鑄與真空機工藝的協同作用，對于優化壓鑄生產、拓展應用領域具有重要意義。
1、壓鑄工藝基礎
壓鑄過程始于將金屬材料（如鋁合金、鋅合金等）在熔爐中加熱至液態。借助壓鑄機的壓射系統，以極高的壓力和速度將液態金屬注入模具型腔。模具通常由定模和動模兩部分組成，合模后形成與鑄件形狀相符的封閉空間。在高壓作用下，液態金屬迅速填充型腔的各個角落，并在模具冷卻系統的作用下快速凝固成型。
壓鑄工藝具有諸多優勢，生產效率極高，能實現短時間內的大量生產，適合大規模工業化生產需求。且所得鑄件尺寸精度高，公差范圍可控制在極小范圍內，表面粗糙度低，減少了后續加工工序。但不可忽視的是，由于金屬液高速充型，型腔中的空氣難以完全排出，會卷入金屬液中形成氣孔。這些氣孔不僅降低鑄件的密度，還會成為應力集中點，在受力時可能引發裂紋擴展，降低鑄件的強度、韌性和疲勞性能 。
2.真空機工藝原理與作用
（一）原理
真空機工藝的核心原理是在壓鑄過程中，通過真空系統將模具型腔中的氣體抽出，降低型腔內的氣壓。在開始壓鑄前，啟動真空機，利用真空泵的抽吸作用，使模具型腔與外界形成壓力差，從而將型腔中的空氣、水汽以及其他揮發性氣體排出。當型腔內達到預定的真空度后，再進行液態金屬的壓射充型。此時，由于型腔內氣體含量大幅減少，金屬液在填充過程中卷入氣體的幾率顯著降低。
（二）作用
減少氣孔缺陷：顯著降低鑄件內部氣孔的數量和尺寸，使鑄件更加致密。這對于承受高壓、高載荷的零部件尤為重要，如汽車發動機缸體、航空航天結構件等，可有效提高其力學性能和可靠性。
提升力學性能：減少氣孔后，鑄件的強度、韌性、疲勞壽命等力學性能指標得到顯著提升。例如，鋁合金壓鑄件經真空壓鑄后，其抗拉強度可提高10%-30%，疲勞壽命可延長數倍。
改善表面質量：減少因氣體卷入導致的表面缺陷，如氣泡、麻點等，使鑄件表面更加光滑平整，提高產品的外觀質量和表面光潔度，減少后續表面處理工序的成本。
3.壓鑄與真空機工藝協同關鍵技術要點
（一）真空系統設計
真空泵選型：根據壓鑄機的規格、模具型腔體積以及所需的真空度要求，選擇合適抽氣速率和極限真空度的真空泵。例如，對于大型壓鑄機和較大型腔的模具，需配備抽氣速率高的羅茨真空泵與旋片真空泵組合系統，以快速達到所需真空度。
真空管路布局：合理設計真空管路，確保管路短而直，減少彎頭和接頭數量，降低氣體流動阻力。同時，要保證管路的密封性，防止外界空氣泄漏進入型腔，影響真空效果。
（二）模具設計與制造
排氣槽設計：在模具型腔的適當位置開設排氣槽，排氣槽的深度和寬度需根據鑄件的材質、厚度和形狀進行優化設計。一般來說，排氣槽深度在0.05 - 0.2mm之間，寬度根據型腔大小在5 - 20mm不等。排氣槽應與真空系統相連通，使氣體能夠順利排出。
模具密封：提高模具的密封性能，防止金屬液在壓射過程中從分型面、滑塊等部位泄漏。采用優質的密封材料和合理的密封結構設計，如在分型面設置密封槽，安裝橡膠密封條等。
（三）壓鑄工藝參數匹配
壓射速度與真空開啟時機：精確控制壓射速度與真空開啟時機的匹配關系。在真空系統達到預定真空度后，適時啟動壓射動作，且壓射速度要適中，既要保證金屬液能夠快速填充型腔，又不能因速度過快導致氣體再次卷入。例如，對于薄壁鋁合金壓鑄件，可在真空度達到95%以上時啟動壓射，壓射速度控制在3 - 5m/s。
壓鑄壓力與保壓時間：在真空壓鑄過程中，壓鑄壓力和保壓時間也需要進行優化調整。由于型腔內氣體減少，金屬液的流動性和填充性能有所改變，適當提高壓鑄壓力和延長保壓時間，有助于提高鑄件的致密度和尺寸精度。
4.應用案例分析
在汽車行業中，某汽車制造公司采用真空壓鑄工藝生產鋁合金發動機缸體。傳統壓鑄工藝生產的缸體內部存在較多氣孔，在進行壓力測試時，部分缸體出現滲漏現象，廢品率較高。采用真空壓鑄工藝后，通過優化真空系統和壓鑄工藝參數，缸體內部氣孔率大幅降低，廢品率降低了50%以上。經檢測，真空壓鑄生產的缸體抗拉強度提高了15%，疲勞壽命延長了2倍，有效提升了發動機的性能和可靠性。
在航空航天領域，某航空零部件制造商使用真空壓鑄工藝制造鈦合金結構件。由于航空航天零部件對質量和性能要求極高，傳統壓鑄工藝無法滿足要求。采用真空壓鑄工藝后，成功解決了氣孔缺陷問題，生產出的結構件質量穩定，滿足了航空航天領域對零部件高強度、高可靠性的嚴格要求。