鋁合金壓鑄工藝

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擠壓鑄造 3分鍾搞懂

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擠壓鑄造 3分鍾搞懂

發布日期:2019-01-12 作者:溫嶺香蕉视频无限制破解版下载機械有限公司 點擊:

一、擠壓鑄造原理及特點


擠壓鑄造是合金液在機械壓力下成型凝固的一種鑄造方法。


擠壓鑄造時,對定量澆入鑄型型腔中的液態(或半固態)金屬施加較大的機械壓力,使其成形、結晶凝固、補縮並伴有少量塑性變形的過程,這種工藝方法也曾稱為液態金屬模鍛、液態金屬衝壓、液態金屬鍛造、衝頭壓力結晶等,圖2-21為擠壓鑄造示意圖。


擠壓鑄造是介於鑄造與鍛造之間的一種新的工藝方法,兼有二者的一些優點。


與壓力鑄造相比,其特點是:


1)擠壓鑄造時,金屬液直接澆入型腔中而不經過澆注係統,吸氣少,鑄件可進行熱處理;



2)擠壓鑄造時沒有澆注係統,金屬液在壓力作用下充型,結晶凝固,補縮效果好,晶粒較細,組織致密均勻;



3)擠壓鑄造的模具結構較簡單,加工費用較低,壽命較長,金屬的利用率較高。



與鍛造相比,擠壓鑄造的特點為:



1)鍛件的機械性能一般比擠壓鑄件高,但通常存在各向異性,尤其是塑性指標在縱向與橫向之間的差別很大,橫向低得多,限製了鍛件的應用。擠壓鑄件的機械性能雖稍低於鍛件,但隻要工藝正確,其機械性能可能接近或達到鍛件的水平,且各向性能均勻;



2)擠壓鑄件是壓力作用在封閉型腔裏的液態金屬使其結晶凝固而形成的,而鍛件是壓力作用在固態金屬上形成的。前者所需的壓力比後者小得多,所需設備的功率比鍛造小65%~75%;



3)擠壓鑄造為一次成形,生產率高,勞動強度較低,能源消耗低;



4)擠壓鑄件的尺寸精度及表麵光潔度比鍛件高,其尺寸精度和表麵光潔度均比熔模精密鑄件高,加工餘量小,一般為0.5-2mm,因此,所用的金屬材料少,成本較低。鍛件要達到上述尺寸精度和表麵光潔度比較困難;



5)擠壓鑄造適用於多種合金材料,包括鑄造鋁合金、鋅合金、銅合金、鑄鐵、鑄鋼以及部分變形合金,而鍛造的材質卻很有限。



二、擠壓鑄造工藝



擠壓鑄造的工藝過程:



鑄型準備——鑄型預熱——上塗料——澆注——合型加壓——開型——取件



雖然擠壓鑄造與壓力鑄造有所不同,但也存在著比壓的選擇、加壓開始時間、加壓速度和保壓時間的確定、鑄型塗料的使用和預熱以及澆注溫度的選擇等。



(1)比壓的選擇



擠壓鑄造的主要特點之一就是對液態金屬施加較高的壓力來提高鑄件質量。為了消除液態金屬凝固過程中產生缺陷,獲得晶粒細、機械性能好、表麵質量高的鑄件,對液態金屬必須施加足夠的壓力。對於每一種鑄件都有一個臨界壓力,低於該臨界壓力就無法獲得優質鑄件,壓力過高對鑄件機械性能的改善很小,卻會增加能耗,降低模具壽命,增加設備的噸位費用和鑄件成本。



比壓的大小與合金的種類、擠壓形式、鑄件結構和技術條件要求等方麵有關。比如,有色合金鑄件的比壓小於黑色合金鑄件;直接衝頭擠壓的比壓小於間接衝頭擠壓;鑄件形狀簡單的比壓小於形狀複雜和薄壁鑄件。



(2)加壓開始時間、加壓速度和保壓時間



加壓開始時間是指金屬液澆入鑄型至開始加壓的時間間隔。金屬液一般都是在過熱條件下澆注,但加壓並不一定需在過熱狀態下進行。金屬液開始出現少量固相時,即處於零流動性溫度時開始加壓,效果最佳。金屬液冷卻到液相線溫度以下開始加壓時,可最大限度地減薄金屬自由結殼的厚度。開始加壓時間過晚,致使金屬自由結殼厚度增大,增加金屬變形力,降低加壓效果,鑄件的抗拉強度和延伸率降低。因此,應盡量縮短加壓開始時間。對於不同的合金,應根據經驗選擇合適的加壓開始時間。



加壓速度是指衝頭接觸到金屬液麵以後運動的速度。加壓速度過大,會引起飛濺,甚至使鑄件產生披縫,同時,由於瞬時壓力過高會使鑄件上部過早凝固,影響加壓效果;加壓速度過小,由於金屬液溫度降低過快,使結殼厚度過大而影響加壓效果。加壓速度的大小與鑄件的尺寸、形狀有關。



保壓時間是指開始加壓到金屬完全凝固的時間。保壓時間過短,鑄件中心部分凝固時難以得到良好的補縮,可能產生縮孔、縮鬆等缺陷;保壓時間過長,雖可提高鑄件的密度,但對鑄件的機械性能提高不大,卻使鑄件的出型困難,影響鑄型的壽命,降低勞動生產率。保壓時間主要根據合金種類、鑄件的尺寸大小、形狀及鑄型的傳熱條件而定。



(3)鑄型的塗料及預熱



為了防止鑄件粘焊鑄型,使鑄件能順利地從型腔中取出,降低鑄件表麵的粗糙度,提高鑄型的壽命;減緩液態金屬在加壓前的結殼速度,以利於液態金屬在壓力下充型和補縮。一般都必須在擠壓鑄型的表麵噴刷塗料。擠壓鑄造中不能采用塗料來控製鑄件的凝固,因為施加在金屬液上的高壓將使塗料層剝落,引起鑄件產生夾雜,為此,塗料層一定要很薄。塗料的種類及成分根據鑄件的形狀、尺寸、合金種類、鑄型材料和對鑄件的工藝要求來決定。



鑄型溫度的高低,直接影響鑄件的質量和鑄型的壽命。鑄型的溫度過低,澆注的液態金屬迅速冷卻,加壓前就已形成較厚的結晶硬殼,嚴重影響加壓效果。同時,由於金屬的溫度梯度增大,鑄件容易形成柱狀晶。鑄型的溫度過低,鑄件還容易產生冷隔和夾雜等缺陷。鑄型溫度過高,容易使金屬液與型腔表麵熔焊,脫型困難,影響鑄型壽命。鑄型溫度的高低應根據合金材料的不同有所區別。



(4)澆注溫度



擠壓鑄造合金的澆注溫度應比同種合金的砂型及金屬型鑄造略低,因為采用低溫澆注,可減少鑄件的收縮和因收縮而產生的缺陷,提高鑄型的壽命,減少液態金屬的噴濺和披縫,細化晶粒組織,減少合金中的氣體含量,有利於鑄件質量的改善和提高。由於擠壓鑄造是靠壓力充型,故可實現低溫澆注。可是,如果澆注溫度過低,將使金屬凝固硬殼厚度增大,妨礙衝頭施壓。通常,根據合金的液相線溫度和結晶溫度範圍來決定合適的澆注溫度。對於結晶溫度範圍窄的合金,應在液相線以上選擇較高的澆注溫度;對於結晶溫度範圍寬的合金,選擇較低的澆注溫度;對於薄壁、形狀複雜的鑄件,應選擇較高的澆注溫度。



三、擠壓鑄造應用範圍



目前,擠壓鑄造已用來生產鋁合金、銅合金、鑄鐵和鑄鋼的各種鑄件。銅合金的擠壓鑄造工藝已較成熟,各種鑄造青銅和黃銅均可采用擠壓鑄造,產品既有實心齒輪、渦輪和管接頭等鑄件,也有形狀較複雜的電器元件和高壓閥體等。黑色合金的擠壓鑄造近10多年來有了較快發展,生產的鑄鐵件如刹車轂、管接頭、齒輪等,尤其是生活用的鑄鐵鍋,鍋壁薄且均勻,質量好,產量高。生產的鑄鋼件有普通機械零件和軍械零件,如鍛模、輪盤以及導彈零件等。目前,國內對擠壓鑄造研究的重點是努力解決受力大、形狀複雜的有色合金鑄件的擠壓鑄造,不斷提高黑色金屬擠壓鑄造模具的壽命。把擠壓鑄造與其他工藝方法相結合,例如,把擠壓與振動聯合使用,以細化合金組織,提高鑄件性能;進一步開發新型材料的擠壓鑄造,采用擠壓鑄造生產複合材料的零件,不僅生產成本低,技術容易掌握,而且性能好強度高,是一種有發展前途的工藝方法。


擠壓工藝

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