挤压铸造原理及缺陷分析
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挤压铸造技术与传统金属型重力铸造相比区别较大，对于某些铸件的生产有独特优势，然而实际生产中出现的一些铸造缺陷，成因也不同于传统铸造，本文试图从原理和生产实际出发，分析挤压铸造的原理和流程参数，及其铸造常见缺陷，利用技术上的经验和实践提出改进方法，已达到推进该项铸造技术的推广，减少损失。
挤压铸造原理及特点
1.1.基本原理
挤压铸造又可称为液态模锻，是将金属或合金升温至熔融态，不加处理注入到敞口模具中，立即闭合模具，让液态金属充分流动以充填模具，初步到达制件外部形状，随后施以高压，使温度下降已凝固的外部金属产生塑性变形，而内部的未凝固金属承受等静压，同步发生高压凝固，最后获得制件或毛坯的方法。由于高压凝固和塑性变形同时存在，制件无缩孔、缩松等缺陷，组织细密，力学性能高于铸造方法，接近或相当锻造方法；无需冒口补缩和最后清理，因而液态金属或合金利用率高，工序简化，为一具有潜在应用前景的新型金属加工工艺。
1.2.挤压铸造的特点
挤压铸造的工艺对铸造设备有特殊的要求，并且目前只对部分铸件有较好的效果。首先，挤压铸造设备，需要提供低速但流量较大的液态金属填充能力，速度约为0.5~3m/s，流量可达1~5kg/s，这样熔融态金属才能平稳地将铸型内气体排出，并填充铸型，随后铸型填满的瞬间（50ms~150ms），应能将铸型内铸造比压提升到60~100MPa，这样合金便能在高压下凝固成型。由于前述的低速大流量，且挤压铸造内浇道有冒口补缩的作用，内浇道口径较大，且位于铸件最肥厚的部位。
由于上述特点，挤压铸造适合厚壁铸件（10~50mm），但铸件尺寸不宜太大（小于200mm）。与压铸相同，挤压铸造只可使用脱模剂，不适用保温涂料，故而金属凝固速度极快，达到300~400摄氏度/s，与金属型重力铸造冷却速度相比，达到了其3~5倍，伸长率高于其他铸造方法约2~3倍。
挤压铸造的生产工艺流程
以直径190系列的铝活塞为例，介绍挤压铸造的工艺流程，挤压铸造借鉴于压力铸造和模锻工艺，其大体工艺流程为把液态金属直接浇入金属模内。然后在一定时间内以一定的压力作用于熔融的金属液体使之成形。并在此压力下结晶和塑性流动。从而获得铸件。在315t的液压机上生产铝活塞的具体流程是：首先将铝加热到700~720摄氏度，形成铝液，倒入凹模中，进行扒渣得到相对纯净的铝液，液压机上缸下行，上压头对铝液加压，主缸的峰值加压压力达到280t，上压力加压至最大表压力22MPa起，到上压头起模止，维持保压时间在350秒，保压结束后开模，用底缸将铸件顶出即可。整体上可分为四个步骤，模具准备，浇注，合模加压，开模出件。
具体的铸造过程，注意的参数如下：
顶缸上升速度和金属流速；对铸造机而言，顶缸上升速度应该是丰富可调的，而金属流速须由铸件壁厚和尺寸决定，以不产生湍流，平稳填充铸型为原则，铸件的壁厚越大，尺寸越小，则流速较小，壁厚越小，尺寸越大，则流速较大。
挤压机顶缸上升顶力和瞬间及时增压速度；当前我国普遍装备的油顶机顶缸顶力足够满足挤压铸造的需求。瞬间及时增压速度是较为重要的参数，在合金液刚刚充满铸型之初，铸造比压极小，在50ms~150ms内，下顶缸顶力上升到额定顶力，以保证高比压下合金液凝固成型。
挤压铸造缺陷分析
以铝活塞为例，介绍常见的挤压铸造的缺陷分析和解决措施。
气孔的出现一般是由于最初的铝液中气体含量较高，或者浇注过程中侵入了气体，因此气孔可分为析出性气孔和侵入性气孔。具体的应对措施由其形成原因入手。析出性气孔的减少，主要需要对铝液的精炼处理进行强化，得到含气量低的铝液。侵入性气孔则涉及更多的流程，首先熔融态合金注入模具的速度要平稳，不超过0.08m/s，避免产生涡流卷入气体，并且充分排出铸模中的气体，速度太低也可能造成金属凝固而没有充满铸模，这需要由上压头加压速度来控制，一般厚壁铸件需控制住0.03~0.06m/s，而壁薄的铸件则速度稍高，控制在0.05~0.08m/s。
3.2.缩松和缩孔
缩松和缩孔会伴随着气孔产生，通常会出现在活塞最后凝固的区域，上压头下行至型腔封闭时，铝液存在向上的反向流动，而挤压铸造不能设置冒口补缩，故只能将未凝固的铝液挤入活塞销座和头部热节处，实现补缩，这有赖于上压头的压力对铸件进行压缩，而压力不足会导致补缩效果不明显，活塞稍座和头部可能出现缩孔和缩松。
对于该问题，首先是对上压头的压力进行合理选取，依据合金类型和铸件外形因素设置压力。上压头的最低压力值需在80MPa以上，而最高不宜超过120MPa，在该范围内逐步提高压力值以减少缩松和缩孔，其次，一定的保压时间也是消除缩松和缩孔所需条件，持续的保压中，确保金属能够全部冷却凝固，不发生卸压后仍有液态金属继续凝固产生缩孔缩松，同时，过长的保压时间会导致模具温度升高，且脱模困难，不利于模具的寿命，经过验证，保压时间在150s~350s内，铸件质量较好，该时间由铸件最大壁厚来大致估计。
3.3.氧化夹杂
挤压铸造中，不设置浇冒口，也很少设置集渣包，排渣系统不足，但铝液在熔炼和浇注中，不断产生氧化夹杂，在形成铸件后，氧化夹杂融入其中，导致外圆氧化夹杂的缺陷。
对于氧化夹杂问题，首先铝合金的融化过程，温度精确控制在700~720摄氏度，使渣浮起，除尽铝液内氧化渣，并且坩埚和浇勺也清理干净，浇注之时，避免直接通过漏斗直浇道，可使用孔眼直径在1mm左右的过滤网以便滤去氧化渣和溶剂渣。加压之前，进行一个快速的扒渣，由模壁向中心，从中心剔除残渣，而在压制之前，不得有冷隔金属参与挤压铸造过程。
挤压铸造是一项优质高效的生产工艺，如果各工艺环节控制得当，可以产生质量较好的铸件，然而在实际生产中，却因为种种原因产生缺陷，给厂家和使用者带来损失，本文对缺陷原因从技术上进行了分析，从生产流程上提出了应对措施，结合实际情况，使挤压铸造技术更好地用于生产。
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挤压铸造工艺优势与应用简介
    挤压铸造工艺与装备应用现状
　　挤压铸造技术发明了65年，它所具有强大的技术优势，已为机械制造工艺行业所重视。可惜受传统思维方式和装备研制滞后的制约，挤压铸造的优势仍未得以最充分的展现。现时挤压铸造工艺基本以开式浇铸立式挤压方式进行，与工效最高的卧式冷室压铸工艺未能实现兼容。近年发展起来的立式闭模充型挤压铸造，与40年前发明的&精、速、密&压铸原理一样，都是以压射机构进行补缩，其公称压力有限，并未达到挤压铸造的补缩比压要求，严格来说，还不能算作真正意义上的挤压铸造。
　　与压铸技术相比，现有挤压铸造工效不高，零件成形尺寸精度低，成本相对较高。由于的自动化程度低，对工人的技能要求较高，操作难度较大，劳动强度高。同样的零件，挤压铸造工艺的车间成本约为压铸工艺的2--3倍。加上压射系统不完善，结构复杂的零件难以生产出来，限制了挤压铸造工艺的广泛应用。
　　挤压铸造工艺推广应用所存在的问题，是由于装备发展的滞后产生的。现时传统的挤压铸造工艺与装备，最大的症结在于未能真正与传统压铸装置的压射系统有效结合，合模、锁模与挤压如何很好地结合起来是其关键的问题。不突破这一点，挤压铸造的工艺潜能就不能完全发挥出来，其对传统压铸工艺的替代性优势也就难以充分表达，传统压铸技术也不能借此技术进行复合而跃上一个新台阶。
　　在传统压铸机上应用挤压压铸工艺的优势
　　传统压铸工艺与装备技术已相当完善，特别是卧式冷室压铸机及卧式压铸工艺，它的压射与合模锁模装置，具有极强的工艺适应性。因此，挤压铸造工艺如果不能与传统压铸装备相结合，将制约它的广泛应用。跨出这一步，挤压铸造技术将出现另一个分支，这就是挤压压铸技术。换言之，在传统压铸机的基础上应用挤压铸造技术，就是挤压压铸技术。根据挤压压铸自身工艺的特点，对传统压铸机进行相应的完善改造，这套设备就是一台全新的挤压压铸机了。
　　正确而全面认识压铸工艺与传统压铸机的功能
　　把握挤压铸造工艺的原理，在传统压铸机上地简单应用挤压压铸工艺并不是件难事，关键的是突破传统观念。它需要对传统压铸机所拥有的性能有全面充分的认识，也要对传统压铸工艺有深刻的理解，还要清除那些先入为主的模糊认识。
　　事实上，现时传统的压铸机，其功能已相当齐备，它不但能进行普通的压铸，还能进行挤压压铸、带型芯挤压压铸；不但能进行各种的低压铸造、差压铸造、重力铸造，增加抽真空装置后，还能进行真空吸铸、真空压铸、真空挤压压铸。如果思想再放开一点，将半固态加工、模锻的技术与之相结合，形成连铸连锻的工艺，也是可以有效实现的。
　　现有不少型号的压铸机，其压射系统的压射力、压射速度都是&连续无级可调&的。就低压铸造、差压铸造、重力铸造的工艺特性来说，在普通压铸机上进行上述工艺是没有任何问题。在压铸机上安装这种模具，也不是人们想象中那么昂贵，因为它并非一定设计得如传统压铸模一样复杂。遗憾的是在实践中我们难见相关的应用及报道。这是我们对传统压铸机及传统压铸工艺的一个认识误区、观念误区和应用误区。
　　传统压铸工艺与装备的特点及与挤压压铸工艺的适应性
　　传统压铸机分两类，一类是全液压主缸合（锁）模压铸机，另一类是曲肘机构锁模压铸机。由于曲肘机构锁模的设备制造成本较低，现时市场上该类机型已占主导地位。
　　传统压铸机有一个重要的特征，就是它的型号都是以锁模力为主体参数命名的，我们现在常说某台压铸机是多少吨，就是指锁模力的吨数。而挤压压铸机，它不但有锁模力的参数要求，还必须有一个挤压补缩力的参数要求，且这个挤压力参数还是最主要的指标。
　　如上所述，由于传统压铸机有全液压式和曲肘式两种不同的机型，在进行传统普通压铸时没有分别，但如果用作挤压压铸时就不同了。挤压压铸与普通压铸的分别在于，铸件在充型之后，挤压压铸增加了一个主缸动力向前推进进行补缩的工步，而普通压铸则只是自然冷却，没有补缩的工步。
　　在此还要细分和明确两个概念，即合模力和锁模力（或称锁模抗力）。合模力是指推进动模所需的向前的动力，锁模力则是为抵抗充型、胀型所需的抗力，它可以只是一个静力（反作用力）。因此，以传统压铸机直接应用挤压压铸工艺，只能利用其合模力，也只有合模力才是一个向前推进的动力。合模力的大小，决定了挤压补缩力的大小。因此，全液压式传统压铸机，其最大合模力就是其最大的锁模力，也可作为其挤压补缩力。而曲肘式压铸机的最大向前挤压力等于其合模油缸力乘以锁模机构的杠杆比，但最大也不能超过其锁模机构所能承受的抗压强度。用这种设备进行挤压压铸，由于其合模初期位置并未到达合模机构的自锁&死点&，而挤压终结位置才是其最大锁模抗力的&死点&，若以同样压铸比压充型，所能生产的零件的投影面积有所减少。
　　界定挤压铸造的主体技术特征
　　挤压压铸最高的挤压补缩比压约为普通压铸压射比压的5-10倍。以挤压压铸的挤压比压衡量，现时除了用四柱油压机改造的立式开模浇注挤压铸造机符合挤压铸造主体技术指标外，其余装置实现的，还只是属于传统压铸所属工艺范围，还不是真正意义上的挤压铸造。这个概念，我们是要界定清楚的。
　　以传统压铸机压射装置进行挤压压铸工艺的不可行性
　　现时传统压铸机无论是哪一种锁模机构，受帕斯卡定律的制约，设计的压射力约是锁模力的十分之一。现行压铸工艺一般要求压射比压大致在80MPa至130MPa之间，每100吨锁模力能承受压铸的投影面积约150--250平方厘米。由于挤压铸造工艺所要求的是补缩比压而不是压铸比压，挤压补缩比压最高要求在500MPa至1000MPa之间，对于小尺寸内浇口的压铸件，我们不能采取用压射缸或辅助缸挤压或&加压&的方式进行冷却补缩，必须由主缸动力挤压补缩才有实效。若真以&精、速、密&压铸方式进行挤压压铸，就要加大内绕口尺寸，使之具有顺序凝固的特征。由于内浇道一般先于铸件冷却，不加大内浇口尺寸，挤压补缩就根本不可能实现。这种方法对于很多压铸件是不适用的。如要达到上述挤压补缩比压，压铸机所能生产的挤压压铸件投影面积，就只及原来的十分之一。传统压铸机生产的毛坯本来&可压铸投影面积&已经不大，再减少九成，显然是不经济的，实践上就失去了其应用的意义。现时的压铸机都有压铸充型后期的&加压&环节，但压铸件气密性缺陷依然如故，用加大机型生产小件零件这种&大牛拉小车&办法，效果也好不到哪里去，所谓&精、速、密&压铸，还只是一个漂亮的名字，40年来都未见有实质性进步，生产这种压铸机厂家的商业性宣传，倒强化了工程技术和应用人员的认识误区，使人迷失了方向。
　　认识挤压压铸技术的主体技术特征及其强大的技术经济优势
　　挤压压铸的主体技术特征，是体现&普通压铸充型，挤压铸造补缩&原理，它是利用现有压铸机完善的压射系统进行充型，同时又尽最大限度避开金属液相充型时帕斯卡定律对充型条件（零件可充型面积）的制约。这一点具有很重要的意义，它也是挤压压铸工艺的重要特征：挤压压铸工艺强调的是在满足充型条件下，尽可能采用最低的充型比压和速度，这种工艺思想，对要低压充型的各种厚大零件和成功实现带型芯压铸是一个莫大的优势。这是它能替代低压、差压、重力铸造及部分带型芯翻砂铸造工艺的原因。挤压压铸工艺的提出，极大地拓展了传统压铸机和压铸工艺可应用的范围，其重大的经济性还在于，一台传统压铸机如以1.4Mpa的低压充型，所生产零件的投影面积是原来的80----100倍，可以说，现有设备的工作台能安装的模具有多大，就能生产多大尺寸的零件。用一台传统J1140型全液压400吨压铸机改造为同时具有400吨挤压补缩力的挤压压铸机，基本可以满足挤压压铸一般的汽车、摩托车轮毂这种大规格零件的工艺要求了。以挤压压铸的工艺性推测，一台同时具有500吨锁模力和500吨挤压力的挤压压铸机，即可对付现时九成以上的压铸件生产，使用500吨以上锁模力的传统压铸机，已是一个很不经济的做法，对小型压铸厂来说，则具有极大的投资风险。
　　挤压压铸工艺所蕴含技术经济能量是令人惊叹的。一个同等规模的挤压压铸厂，其设备投资将可比传统压铸厂减少三分之二以上，其工艺适应性却能覆盖除翻砂铸造外绝大部分的铸造成型。挤压压铸技术的提出，在观念上的突破可能比其技术本身的突破，意义还要深远。
　　挤压压铸工艺与传统压铸装备的切入口
　　以卧式压铸机为例，这种传统装备不用新增加机械装置，也能应用挤压压铸工艺，也能生产挤压压铸件，只是所生产的零件结构稍为简单，零件的厚度尺寸精度受到一定的限制。
　　由于传统卧式压铸机并没有一个专用的挤压补缩机构，合模机构须同时承担合模和挤压补缩功能，所用的挤压压铸模具，设计的凸模是必须是整个零件投影面积，实质是一个&冲头&，与开式挤压铸造机所用模具相似，是一种最传统、典型的挤压铸模具结构。
　　因此，在传统卧式压铸机上应用挤压铸工艺，需要控制好其合模的尺寸精度。最简单的办法，可通过所谓的&实时控制&控制好合模的准确位置。通过在压铸机上增加一个&位置电控&开关，并对压铸机的逻辑电路作相应的调整。压铸件厚度精度，受制于这个&位置电控开关&的可控精度。通过这样改进，整个挤压压铸工艺与现有的立式闭模（冲头式模具）反压充型挤压铸造工艺极为相似。
　　用普通卧式压铸机进行挤压压铸生产，由于是闭模充型，它不但可生产比传统立式挤压铸造机开模浇注方法生产复杂结构的零件，而且由于压射系统也比用四柱油压机改造而成的挤压铸造机更完善，它也比立式闭模反压挤压铸造方法可生产出更复杂的零件，其复杂系数与传统压铸工艺是一样的。
　　挤压压铸的模具顶出装置与传统压铸模具的异同
　　用传统卧式压铸机应用挤压压铸工艺，还有一个很不同的特征是其顶出装置。传统压铸机一般使毛坯留在动模，而挤压压铸工艺则是留在动模或静模两种情形都可存在，它对模具结构、模具承力和模具成本产生决定性影响。新设计生产的挤压压铸机必须充分考虑这个问题。
　　值得注意的是，挤压压铸模承担高压挤压补缩，它比传统压铸模应具有更高的机械强度，应参考锻压模具的设计规范进行承压强度设计，其顶出杆所需强度也比传统压铸模具的大。要更好解决挤压压铸模具的强度和刚度这个问题，必须简化挤压压铸模具的结构，这就要按挤压压铸工艺对传统压铸机进行彻底的改造，或应用真正的挤压压铸机了。
　　新型挤压压铸机的设计和传统压铸机的改造简述
　　在传统压铸机的基础上改造挤压压铸机
　　生产压铸机的厂家，按挤压压铸工艺的特征，设计生产适应性广的全能的挤压压铸机。压铸机生产厂家按该技术思路设计生产的具有相同锁模力和挤压力的挤压压铸机，整机的制造成本只比普通压铸机高3%左右。具体改进方案可参考该技术相关的专利文献介绍。
　　现有的压铸厂家对其自有压铸机自行改造。
　　改造传统的全液压式锁模压铸机为挤压压铸机，成本是最低的，它只要在设备上加上锁模机构，成本在5000元至1万元左右，设备型号吨位大小，相差并不大。
　　曲肘式锁模压铸机在一般机械厂都能完成改造工作。改造费用一般为设备价值的5%左右。将一台锁模力为500吨的曲肘式压铸机改造为一台同时具有500吨锁模力和的挤压补缩力的挤压压铸机，成本约3万元。
　　两种不同类别压铸机改造成的挤压压铸机，其挤压压铸模具结构会有所差异，这是设计人员需要留意的。有关挤压压铸模具的特点，将另文介绍。
　　挤压压铸工艺与装备技术的提出，使挤压铸造技术大大向前迈进了一步，但它还是一个新生事物，有待同行们在实践中丰富和提高。
收录时间:日 01:49:53 来源:塑胶五金网 作者:匿名
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挤 压 铸 造挤 压 铸 造 件 在 高 铁 领 域 的 实 际 应 用一、挤压铸造原理把液态金属直接浇入金 属模内，然后在一定时间内 以一定的压力作用于焙融或 半熔融的金属液体使之成形， 并在此压力下结晶和塑性流 动，从而获得毛坯或零件。?是介于铸、锻之间的一种少 无切削工艺技术。工艺流程：可分为金属熔化、模具准备、浇 注、合模施压、卸模和顶出制件等工序。二、挤压铸造技术发展概况挤压铸造技术在30年代前就问世了，40至50年代中在 前苏联得到了推广应用，60年代末期有色金属挤压铸造在 日本得到了应用和发展。 我国挤压铸造技术的发展大体上可分为四个阶段。第一阶段50―60年代中末期为工艺探索阶段。50年代到60年代初 如武昌造船厂与华中科技大学协作的铜合金挤压铸造；杭 州前氧机厂，沈阳冶金机械专科学校等开展这方面的试验 研究工作；大连造船厂的高压阀体铸锻联合工艺等，都是 我国首批研究与试验生产的单位。第二阶段60年代后期至80年代中期为生产应用阶段。此项技术逐渐 发展并陆续用于生产实际。如广东仪表厂，西安仪表厂，维 纺铸锅厂等都是我国第一批用于生产的单位。 70年代，一些高等院校和科研院所如上海交通大学，五二 研究所、哈尔滨工业大学、武汉理工大学等单位相继开展了 挤压铸造典型制件的生产工艺，模具结构、挤压铸造材料等 研究为挤压铸造的发展奠定了良好基础。 进入80年代，我国挤压铸造技术得到了较快速发展，特别 是间接挤压铸造的研究与成功应用，使得过去无法用挤压铸 造生产的零件，成为可能，扩大了挤压铸造的应用范围，适 合生产那些形状较复杂、壁厚较大，用普通铸造性能达不到 要求、而用铸造因形状复杂无法生产的零件。第三阶段80年代中期至90年代中期为快速发展阶段。以挤压铸造摩托车 铝轮毂、汽车空压机铝连杆和汽车制动泵缸体为代表的一大批 挤压铸造件开发研制成功并投入生产。于此同时，《挤压铸 造》，《钢质液态金属模锻》，《液态金属模锻模具设计》等 专著的问世近一步推动和促进了挤压铸造技术的全面发展。第四阶段90年代后期挤压铸造处于健康、稳步发展阶段。 不注重技术上的创新和市场的变化，忽视产品质量，更没有根据 制件的具体结构来选择适合的工艺，致使一些企业投产后又转产。 重视技术上的创新，较好掌握该技术特点的单位或企业都得到了 快速发展，取得了很好的经济效益和社会效益。三、挤压铸造特点及实用范围由于挤压铸造是使液态金属在高的机械压力下进行结晶， 因而此工艺具有如下的特点： （1）挤压铸造可以消除铸件内部的气孔、缩孔和缩松等 缺陷，产生局部的塑性变形，使铸件组织致密。加之，在压力 下结晶，还有明显的细化晶粒、加快凝固速度和使组织均匀化 的作用。因而，挤压铸件的力学性能一般要高于其它普通铸件， 而接近甚至达到同种合金的锻件水平，同时它没有锻件中通常 存在的各向异性问题。 所以，挤压铸造是目前用以提供高质量、高力学性能铸件 的一种重要工艺方法。（2）挤压铸件表面粗糙度低和尺寸精度高，其级别能达到 压铸件的水平。液态金属在压力下成形和凝固，使铸件与型 腔壁贴合紧密。（3）挤压铸件在凝固过程中，各部分处于压应力状态，有 利于铸件的补缩和防止铸造裂纹的产生。因而，挤压铸造工 艺的适用性较强，使用的合金不受铸造性能好坏的限制。它 不仅适用于铸造性能好的铸造合金，而且也适用于铸造性能 较差的变形合金。既可用于铝、铜、镁、锌等有色合金，又 可用于铁、钢等黑色金属，以及复合材料等。（4）便于实现机械化、自动化，可大大减轻工人的劳动强 度，改善铸造车间劳动条件。加之，挤压铸造通常没有浇冒 口，毛坯精化，铸件尺寸精度高，因而金属材料的利用率高， 可以减少切削加工量。所有这些，均有利于降低成本，提高 生产效率。与重力铸造相比，它可以提高铸件质量，减少废 品率。 （5）挤压铸造是通过压力传递进行补缩的，工艺的应用会 受到某些限制。对于薄壁零件和一些形状复杂的零件，因为 铸件冷凝速度快，有时来不及加压就凝固了，另外，直接式 挤压铸造通常无浇冒口系统，浇注的金属全部成形为铸件。 因此，铸件的高度是由浇入金属的量决定的。即其高度方向 的尺寸精度取决于定量浇注的精确程度。适用范围1、在材料种类方面适用性较广，可用于生产各种类型的 合金，如铝合金、锌合金、铜合金、灰铸铁、球墨铸铁、 碳钢、不锈钢等。 2、对于一些复杂且性能上有一定要求的零件，采用挤压 铸造合适。因为挤压铸造既能容易成形，又能保证产品性 能的要求。 3、在工件壁厚方面，一般来讲不能太薄，否则将给成形 带来困难。挤压铸造与压铸对比?(1)产品性能好。液态金属自下而上缓慢、平稳充型的，并保持在高 压力下凝固。由于浇注速度低及没有浇注系统，当上下模 闭合后，金属在充分的压力下结晶成形，不会在工件内形 成气孔、缩孔及涡流等缺陷，因而组织致密均一、晶粒较 细，对于厚壁件的制造更显其优越性；?(2)模具结构比较简单、紧凑，不需要浇口套及浇注系统 等辅助结构。模具的加工费低于压铸模，使用寿命也较长； (3)不像压铸工艺需要专用液压机，可采用通用的液压机， 设备投资较便宜。?挤压铸造与模锻对比?(1)产品质量好。金属液在充足的压力下凝固结晶，其组 织很致密，纵向和横向力学性能比模锻件均一； (2)因挤压铸造直接凝固成形，制件外形准确，表面光泽， 精度较高； (3)挤压铸造采用一次成形，不需要模锻的制坯、预成形 及终成形，节约模具材料； (4)由于金属是在半流动状态下成形，所需能量低．其设 备吨位只有模锻的1／5～1／8。???四、压力下结晶对金属组织、性能的影响?挤压铸造实质：使液态（或半固态）合金在高机械压力下 结晶、凝固。因此对挤铸件组织与性能产生一定影响。 挤压铸造时，压力使铸件紧贴在铸型壁上，可大大改 善其热交换条件，使合金冷凝速度加大。另外，压力对成 长中树枝晶的破碎及脱落作用，因此可明显细化合金的纤 维组织，使其枝晶间距、胞晶尺寸和胞晶间隔缩小，这有 利于合金的力学性能的提高。1、细化显微组织，改变宏观晶粒结构但压力下结晶，会导致合金相图、结晶时形核率和晶 粒长大速度的改变。总之，压力对合金宏观晶粒度的影响 是复杂的，在工艺选配得当的情况下，挤压铸造有利于细 化宏观晶粒度。2、抑制气泡的形成，减少甚至消除铸件中气孔缺陷对正凝固的合金液施压，可增加合金中气体 的溶解度，使可析出的气体量减少。外部压力还 增加气泡形核的难度从而抑制气泡的形成。因冷 凝速度的增加，使气体来不及扩散析出而被固溶 在合金中。3、可抑制显微偏析、比重偏析的形成，但会促使正 偏析的产生由于压力结晶可显著缩短凝固时间，降低溶质 元素的扩散系数，因此可抑制上述偏析的形成， 有利于提高合金成分的均匀性，并促使非金属夹 杂物均匀分布。但由于压力对正凝固合金的“挤 滤作用”，对某些合金，在特定条件下，会促使 正偏析的产生。4、组织缩松、缩孔的形成，提高合金组织的致密性挤压铸造是靠高的机械压力，对正凝固的合金 铸件进行压力补缩的，同时使铸件产生少量的塑 性变形。在工艺得当和压力足够的条件下，可以 消除铸件中的缩松缩孔缺陷，使挤铸件达到很高 的致密度。?总之，压力下结晶对合金组织及性能产生一定影 响，在工艺得当的条件下，挤铸件的内部质量和 力学性能高于同种合金的其他普通铸件，可接近 甚至达到同种合金锻件水平。五、挤压铸造工艺的分类?按金属的受力状态和流动特性可将挤压铸 造分为直接挤压铸造和间接挤压铸造。直接式挤压铸造原理浇入到型腔中的液态金属在压 头力的作用下直接成型。 适合生产那些壁厚较大，形状 不太复杂，性能要求较高的制件。 制件有微量的塑性变形组织。间接式挤压铸造原理浇入到压室内液态或半固态金属 在压(冲）头力作用下经内浇道充 满型腔（压注成型）。它适合生产那些形状更加复杂， 壁厚差较均匀的零件，制件没有塑 性变形组织。?按挤压铸型的合型方向的不同，挤压铸造可分为 垂直合型和旋转合型两大类。1、铸型垂直合型挤压铸造工艺过程：在液压机上，把内凹的半型（凹型） 3置于液压机的工作台上，把外凸的半型 （凸型）2作为金属冲压时的冲头，固定 在液压机的活动横梁上，在凹型内倒入 定量的金属液1，凸型垂直下移，凹型内 金属液在凸型机压下充填性强，在压力 下凝固成形。此时，铸型为金属型，金 属液在合型后处于封闭状，铸件凝固时 所受压力较大。挤压铸造法生产铁锅的工艺过程示意优缺点：①铸件内部气孔、缩松等缺陷少，组织致密，晶 粒细小，组织均匀。对不少铸件而言，其强度 常可比轧材大，接近锻件，但塑形稍差。 铸件尺寸精度高，可达CT5，表面粗糙度较细 （Ra6.3μm） 铸件在压力下凝固，利于防止铸件裂纹。②③④可挤压铸造多种金属，如铝合金、铜合金、铸 铁、铸钢等。无浇冒口金属液损失，工艺收得率可超过90%。⑤⑥⑦机械化程度高，故生产率高，劳动条件好。但需用价格高的液压机，不宜铸造形状很复杂 的铸件。工艺特点： （1）设计铸型时应注意的问题? ??挤压铸造主要采用金属型（个别使用泥型，如铸 造铁锅）。常用耐热模具钢制造，如3Cr2W8V， 4W2CrSiV，等。 凹型的形式可有多种。整体凹型垂直分型凹型水平分型凹型复合分型凹型带芯棒凹型?铸件收缩率：由于铸件凝固在封闭的金属型中受 高压作用进行，故铸件收缩较小，比常规数值小 一半。 加工余量：垂直合型挤压铸造时铸件加工面上的 加工余量可取较小，有色合金铸造时可选取 0.5~2mm，铸钢取3~5mm。型腔表面粗糙度常取Ra6.3~0.8μm，铸造圆角半 径2~10mm，铸造斜度为1~3度。??（2）冲头加压的工艺参数? ?1）压力 其是保证铸件质量的重要参数。一般铸件壁越薄， 所需施加的压力越大；铸钢时比有色合金铸造时 需要的压力大，铸造半固态合金时比铸造液态合 金时所需的压力大。 有色金属垂直合型挤压铸造所采用的压力一般应 大于50MPa；铸钢件成形时压力应大于250MPa。?? ? ?2）浇注后开始加压时间的间隔不应超过15s。3）挤压时冲头的下压移动速度 冲头下压移动速度太低，易出现金属液未充满型 腔时金属已不能流动；速度太高，金属液充型时 流速太快，金属液中产生涡流，卷入气体。?一般，铸件壁厚较大时，冲头的下压移动速度控 制在0.1m/s。铸件壁厚较小时，冲头的下压移动 速度可取0.2~0.4m/s。? ?4）保压时间 挤压充型后压力的保持时间应坚持到铸件全部凝 固为止。 一般按铸件的最大壁厚推算保压时间。 铸件壁厚小于50mm时，铝合金、铸铁、铸钢件 的保压时间可按每mm铸件壁厚需时0.5s推算；铜 合金件按每1.5s/mm推算；? ??铸件最大壁厚50~100mm时，铸铁、铸钢件的保 压时间仍按每mm铸件壁厚需时0.5s推算；铜合金 件仍按每1.5s/mm推算；铝合金件按1~1.5s/mm 推算。（3）铸型工作温度?浇注前，铸型应先有预热温度，以避免金属进入 铸型后，在挤压充型之前，铸型中的金属会由于 散热太快，已在型壁上形成较厚的硬壳，而后在 挤压过程中被皱折、破碎和卷入铸件之中，降低 铸件的质量。 铸造铝合金件铸型预热温度：200度左右。铸造铜合金件铸型预热温度：250度左右。? ? ?铸造铸钢件铸型预热温度：400度。（4）金属浇注温度?为利于提高铸件内部质量和铸型工作寿命，铸型 垂直合型挤压铸造时的金属浇注温度比砂型铸造 和金属型铸造偏低。 一般挤压铸造时金属浇注温度比该金属的液相线 温度高50~100度。?（5）浇注的定量?常采用体积定量法对浇入凹型中的金属数量进行 定量，也可用称重法进行浇注金属的定量。?另外，可在设计铸型时，设置溢流器，以使多余 金属在挤压铸造成型时进入该处，保证铸件尺寸 不会因浇注金属太多而出现偏差。（6）铸型的润滑?为铸件凝固后冲头能很顺利地自铸件中抽出，铸 件与凹型的脱离也应同样顺利，降低铸件与铸型 间的摩擦力，在浇注时和进行挤压成形之前，需 对铸型和冲头工作表面刷涂润滑剂。 铝合金、镁合金和锌合金挤压铸造：水剂胶体石 墨、硅涂料（白涂料）、石墨和机油或猪油的混 合物。 铜合金：油剂胶体石墨、石墨加机油或锭子油、 植物油加肥皂水、植物油加石墨等。???铸铁、铸钢：地蜡加石蜡加凡士林加石墨 的混合物、石蜡加二硫化钼加水玻璃加酒 精等。2、旋转合型挤压铸造1-活动板；2-动型；3-浇包；4-定型；5-金属液；6-多余金属液用于生产大型薄壁件:机翼、飞机的座舱底板，导弹弹 翼等。旋转合型挤压铸造的成形特点 1.充型过程平稳，不易卷气。 2.适用于生产大型薄壁件。 断面由大变小―阻力较小； 散热慢3.利于排气，排渣，避免夹 渣、气孔的缺陷。4.利于补缩，获得致密铸件。旋转合型挤压铸造机工艺特点： 1.干砂芯预热：110℃ 2.金属型铸型预热：金属型、转轴预热至220～300度，侧板预热温度为150～200度。3.热节处设置冷铁，加强补缩。4.合理的液面上升速度。 过慢：薄壁处浇不足 过快：出现波纹、裹气、冲刷砂芯欢迎您转载分享：
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