文：一汽铸造有限公司压铸厂 董显明

摘要：介绍了铝合金压铸的背景及历史，对最新版标准进行了解读，对比了国内旧版本与新版本的区别，同时对比了同国外先进工业国家对应标准的区别，最后客观说明了标准的重要作用，明确了目前标准制定及使用过程中存在的问题，讨论了将来如何制定、更新铝合金压铸标准。

关键词：压铸铝合金；铝合金压铸件；标准

中国压铸工业随着汽车行业的飞速发展而获得大幅提升，同时也驶入了高速发展的快车道，目前压铸已成为汽车用铝合金铸件成形应用最广泛的工艺之一，在各种汽车成形工艺中约占49%。从2009年开始，我国汽车产销量已连续8年位于世界第一，从2009年1300万辆，增长至2016年双超2400万辆。在如此大的市场需求下，促进汽车行业绿色环保、轻量化发展已成为大势所趋，铝合金压铸领域也已成为汽车业的核心竞争领域之一。国外资料显示，在北美和欧洲开发的超轻汽车计划中，铝合金占比超过50%。同时国外先进的汽车制造商如丰田、奔驰、宝马、主要压铸设备厂商如布勒和富莱等纷纷开始大量投入汽车结构件的轻量化研究和替代性实践，目前已取得大量可喜的成绩，截止2016年，汽车车身、立柱、底盘、减震塔等其他零部件已经可以使用铝合金铸件。这些都说明，铝合金压铸在压铸行业内占有举足轻重的作用，是压铸行业的主流。

1、我国压铸行业标准的发展历史

我国的压铸工艺在20世纪60年代已经具备一定水平，但标准化未引起相应的重视，主要的标准参考原苏联的标准。20世纪70年代，新制定HB 5012—1974

《铝合金压铸件》 等标准主要参考的依然是原苏联的标准以及GB 1173—1177—1974 《铸造有色合金》。这些标准在推动我国压铸工业的发展上起了重要作用。20世纪80年代初，JB 2702—80 《锌合金 、铝合金、铜合金压铸件技术条件》 以及JB 3018—3072-82《有色压铸合金技术条件》 均选择性参考了ADCI、ISO、DIN、ASTM、JIS和BS中的部分内容。这些标准，广泛参考和吸收当时国际先进标准的内容和条款，不但促使我国压铸标准的制定接近国际先进水平，而且促进了标准的广泛引用，为我国压铸行业和压铸工艺的快速发展打下坚实的基础。但也就在此时，我国当时的标准与我国当时的发展已经体现出某些方面的不足，如未能与国际标准完全接轨。20世纪80年代末，在沈阳铸造研究所的带领下，主要汽车生产商及部分压铸生产商开始制定我国首个压铸行业标准。至1994年，GB/T 15114—94 《铝合金压铸件》、GB/T 15115—94 《压铸铝合金》 等7项国家压铸行业标准已完成并正式发布。这些标准主要特点是在大量的基础试验数据之上进行详细的研究与验证，数据充分、指导性强、可操作性强等。所以该批次标准为国家推荐标准，这标志着我国压铸标准的制定进入全新的时期，为我国压铸行业的快速发展起到了巨大的推动作用。

随着我国经济的快速发展，压铸件出口和外贸增加，压铸行业标准亦被提出了新的要求。在新的形势下，对现有标准的修订和与国际最新标准的接轨，被快速推入议事日程。2005年国家标准管理委员会组织对铸造标准进行清理评价，决定重新修订压铸国家推荐标准。至2009年，最新版的国家推荐标准GB/T15114—2009 《铝合金压铸件》 和 GB/T 15115—2009《压铸铝合金》 正式代替GB/T 15114—94 《铝合金压铸件》、GB/T 15115—94 《压铸铝合金》，成为新的国家推荐标准。

2、我国铝合金压铸标准的现状

2.1 铝合金压铸件

新标准与老标准在内容和结构上基本相同，均是在参考ASTM、DIN、JIS、BS和NF等国外标准的基础上进行修订，实用性和操作性均与国外标准基本一致。合金牌号的编写方法与ISO和DIN的表示方法相似，可反映主要的化学成分及其含量。用”YZ”表示压铸合金，如YL112表示YZAl Si9Cu4。新版标准中的压铸件成分表，遵循国际标准的惯例压铸件的化学成分与压铸合金的化学成分有区别的原则，同时根据压铸行业长期生产实践和压铸工艺的特点，对烧损量大的Mg元素、对脱模性影响大的Fe元素和受返回料影响大的Zn元素作了相应的调整。新标准中对力学性能的描述为非强制性验收依据，可以根据双方协商的具体的技术要求。新标准中对化学成分的描述强调了在保证分析精度的情况下，允许使用光谱分析法以外的其他分析方法。同时新标准继承GB/T15115—1994，不再设主要成分及杂质成分的区分，对上下限均作要求的成分，要求在生产过程中严格控制，对于仅要求上限的化学成分可视为非主要成分，按照标准的规定严格控制即可。需要补充的是：随着材料科学的进步及熔化工艺的发展，对于大多数成分，尤其是上下限的成分，压铸件生产过程中如果能根据实际生产，进行微量的调整，将有助于铝液的浇注性能和铸件力学性能的改善。总之，从这些细节可以看出以下几点：

①新标准继承了GB/T15115—1994的精华内容；

②新标准注重客户的建议和意见；

③新标准更加关注生产细节，强调测试方法上达成的技术共识及评价准则的统一；

④新标准注重可操作性和可适用性。这与新标准技术上先进、工艺上合理、实践中可行的基本原则一致。

相对于GB/T15115-1994，主要有以下几个变化：

①铸件化学成分表有所变化。相对于老标准，新标准删掉了YL108，增加了YL 101。删掉YL108，原因是产品单一主要是生产发动机活塞使用，压铸行业应用较少，成分复杂、强化项过多导致压铸控制困难。新增YL101，其成分大致接近YL104，却在Si含量、Mn含量、Mg含量、Fe含量等方面显示出差异，该材料还有较多的使用量以及出口贸易的需要。

②明确规定YL104中元素的Fe、Mg等含量。

③老标准倾向于日本JISH5302，而新标准倾向于ASTM85和DIN1706。

④新标准增加附录类文件，有利于标准使用者在使用过程中结合具体实际情况展开相应的工作。

相对于ASTM B85-03 《铝合金压铸件标准规范》，在主要技术内容上存在以下差异：

①在结构上作了较大的编辑修改：ASTM B85-03结构上分18部分，包含范围、规范性引用文件等，GB/T15114—2009结构上分为6大部分，增加附录A、B、C、D；

②未采用ASTM B85-03第2章的标准引用文件，而是以我国的相应标准代替如金属材料性能中的拉伸性能检测，GB/T15114—2009参照GB/T228金属材料室温试验拉伸 法 ， ASTM B85-03 则 选 择 引 用 B557；

 ③ 未采用ASTM B85-03第10章与第11章有关铸件加工后的成品尺寸公差及性能要求，但是依然强调了客户要求与铸件加工余量方面的内容，增加了附录B和附录C，明确了分型面和模具活动部分对铸件尺寸的影响；

④未采用ASTM B85-03的附录A对铸件原材料的验收标准。

2.2 压铸铝合金

GB/T 15115—2009 《压铸铝合金》 适用范围为选择压铸用铝合金材料，从而为压铸合金作为一种商品而具有的基本特性和性能。最大的改变是取消了材料力学性能的要求，同时增加三个附录性资料，目的是达到方便查询、操作性强的目标。

新标准与旧标准在合金牌号上基本一致，仍然是用“YL”标识压铸铝合金，在“YL”后用1、2、3、4分别表示Al-Si、Al-Cu、Al-Mg、Al-Sn，在“YL”后的第二、三为表示编号。相对于94版的主要变化在于：

① 删除了YL108 （YZAl Si12Cu2）， 增加了 YL102（YZAlSi10Mg）。主要原因在于前者与YL113成分接近，且很少使用，后者主要用于出口件的生产。

②新标准除了Si外，其余元素都与ASTM B179-06标准一致，主要调整在于部分合金的Fe和Mg的调整。主要考虑Fe对压铸时脱模的影响和Mg在生产过程中的烧损。

③取消了对力学性能的检测。主要考虑在于压铸件性能在生产过程中，力学性能所受的影响因素较为复杂，化学成分仅仅是其中的一个方面，还包括设备、模具、工艺等其他多方面的因素。

④新增3个附录类文件，其中附录A为与国外最新版的压铸合金牌号对比表，这将为需要沟通国外厂商和客户等提供方便，同时也有利于国内外交流、外国铸件的国产化等；附录B、C依次为压铸合金压铸性能和其他特性表、铝合金特点和实用实例表，二者都有助于直观的表达、快速的查阅以及方便行业之间的横向交流。

同日本JIS比较来看，GB/T 15115—2009 《压铸铝合金》 标准在内容上更加简单明了。但是笔者认为JIS标准更具有指导性，主要体现在：

①给出力学性能的推荐标准，同时说明影响因素；

②以说明或附录的方式展示出更改的具体时间和调整原因，有助于对标准进行进一步优化；

③直接列举与国际标准的区别，有助于使用者对标准的理解，寻找出标准之间的具体细节上的差距，从一定层面上有助于推动压铸产品的国际化。

3、分析、讨论与展望

新标准对于我国压铸行业的飞速发展具有不可替代的作用。第一，明确了主要的压铸合金，可以为企业或验收双方提供最权威的数据；

第二，压铸行业标准的广泛使用，促进了压铸行业本身的竞争，促进了压铸行业整体进步。从压铸标准的更新来看，当压铸发展到新的阶段，必然要求新的国家标准、国家推荐标准、行业标准来进行指导；另一方面，新标准也为所有压铸企业及相关企业提供统一的标准，不但要求现有生产企业必须满足标准的要求，而且对所有新增企业全部使用新的标准。

第三、有利于推动企业向外向型发展。最新标准总是紧跟国际潮流，总是符合最新的客户要求；按照标准生产的产品才能满足客户日益增长的需求。

新标准相对于美国、德国、日本的最新标准还存在以下不足：

①对个别元素的控制方面。比如Mg极易烧损，在压铸件的化学成分上做出明确的范围规定，可能造成在生产实践上的操作困难。

②对行业的指导性可能略显不足。在压铸合金和压铸件上，化学成分的规定本身是有区别的。建议在标准中增加对使用性能、力学性能等产品方面的要求，甚至明确指出在满足客户使用性能的前提下，可以放宽对个别化学成分的要求。

③由于新标准对于力学性能的要求含糊其辞，可能导致在合同签订过程中，直接引用标准文件导致后续的合同纠纷。建议本标准的使用，应从生产实践、实际运用的角度，从大量实践数据支撑的角度，全方面的考虑并形成客户要求，结合标准共同使用。

④建议对标准进一步细化和系统化，形成指导性更强的技术文件，形成适用性更强的制造类文件，形成行业文件的典范。比如，标准可以详细描述通用技术的细节，减少入行的门槛，从而更加全面地推动压铸行业的快速发展。

⑤标准的更新或改版建议使用以下流程：在国家标准委员会的制定后，进行全行业的演练使用，并要求有社会责任和能力的企业参与标准的改进，然后再结合压铸行业的实际发展情况，进行标准的二次修订和推广，即沿着理论-实践-再创作理论-再实践的流程进行阶梯盘旋式的推进标准的更新和发展。如能按照日本的标准，将每次修改的要点及理由进行说明或增加附录类文件将有助于压铸工作者对压铸的更深认识和工作的开展。

最后，笔者建议对标准修订或改版时将压铸铝合结构件加以考虑。随着汽车轻量化的发展总体趋势，以前用铸铁或钢质材料的承载力或受力件，采用压铸铝合金结构件代替是汽车行业发展的主要发展趋势之一。目前，欧洲已经开始推广铝合金压铸结构件，并且取得很大成功。用于压铸结构件的铝合金为高韧性合金，例如silafont-36、magsigal-59、castasil-37等。与传统压铸铝合金相比，这些合金对于化学成分的控制更为严格。其次，结构件对于模具设计、压铸工艺、真空系统等方面都提出了更高要求。总的来说，在当今汽车电动化快速发展时期，压铸结构件在压铸领域的地位将越来越重要。所以，建议对铝合金结构件进行标准化，以促进铝合金压铸行业的可持续发展。