液态模锻
液态模锻工艺介绍资料

产,以满足不同客户的需求。
技术挑战与难点
模具设计与制造
液态模锻工艺的模具设计与制造是技术难点之一,需要具备高精 度、高强度、高耐热性能等要求。
液态金属流动控制
在液态模锻过程中,液态金属的流动控制是关键技术之一,需要掌 握金属的流动规律和模具填充技巧。
设备投资大
液态模锻工艺需要使用专门的设备 和生产线,相较于传统锻造工艺, 设备投资较大。
液态模锻工艺的改进方向
01
02
03
提高成型精度
通过改进模具设计和制造 工艺,提高液态模锻工艺 的成型精度。
开发新型设备
研发新型的液态模锻设备 和工艺,提高生产效率和 产品质量。
优化生产流程
通过对生产流程进行优化 ,提高生产效率,降低生 产成本。
特点
高生产效率:液态模 锻工艺可以实现批量 生产,提高生产效率 。
制品质量高:液态模 锻工艺可以获得高精 度、高表面质量的金 属制品。
节约材料:液态模锻 工艺采用模具成型, 可以减少材料浪费, 降低成本。
液态模锻工艺的起源与发展
起源
液态模锻工艺起源于20世纪初,最初用于铝合金制品的生产 。
发展
随着科技的不断进步,液态模锻工艺逐渐完善,应用范围也 不断扩大,现在已经成为金属加工领域的重要技术之一。
液态模锻工艺的应用范围
航空航天领域
液态模锻工艺可以用于制造航空航天 领域的铝合金、镁合金等高性能金属 制品。
汽车制造领域
液态模锻工艺可以用于制造汽车车身 、发动机部件等高性能金属制品。
电子通讯领域
液态模锻工艺可以用于制造电子通讯 领域的金属壳体、连接器等精密金属 制品。
液态模锻行业报告

液态模锻行业报告液态模锻是一种重要的金属加工工艺,广泛应用于汽车、航空航天、船舶、军工等领域。
本报告将对液态模锻行业的发展现状、市场规模、发展趋势以及关键技术进行分析和展望。
一、液态模锻行业发展现状。
液态模锻是一种利用金属在高温下具有流动性的特点,通过模具对金属进行塑性变形的工艺。
它具有成形精度高、表面光洁度好、材料利用率高等优点,因此在航空航天、汽车制造、工程机械等领域得到广泛应用。
目前,液态模锻行业在全球范围内都处于快速发展阶段,特别是在中国、美国、德国等国家,液态模锻行业的市场需求持续增长,行业规模不断扩大。
二、液态模锻行业市场规模。
根据市场调研数据显示,液态模锻行业的市场规模呈现逐年增长的趋势。
据统计,2019年全球液态模锻市场规模达到了100亿美元,其中中国市场占比超过30%。
随着汽车、航空航天等行业的快速发展,液态模锻行业的市场需求将继续保持增长态势,预计到2025年,全球液态模锻市场规模将达到150亿美元以上。
三、液态模锻行业发展趋势。
1. 技术升级,随着科技的不断进步,液态模锻行业的设备和工艺也在不断升级。
高温合金材料、先进模具设计、智能化生产线等技术的应用将成为液态模锻行业未来的发展趋势。
2. 产品多样化,随着市场需求的不断变化,液态模锻行业将不断推出新产品,满足不同行业的需求。
例如,在汽车制造领域,液态模锻产品将更加注重轻量化、强度提升等特点。
3. 环保节能,液态模锻行业将更加注重环保和节能,采用清洁生产技术,减少能源消耗和废物排放,实现可持续发展。
四、液态模锻行业关键技术。
1. 材料技术,液态模锻行业的发展离不开先进的材料技术支持,包括高温合金、钛合金、铝合金等材料的研发和应用。
2. 模具设计,模具是液态模锻的重要工艺装备,其设计和制造技术对产品质量和生产效率有着重要影响。
3. 自动化生产线,液态模锻行业将逐渐实现生产线的自动化和智能化,提高生产效率和产品质量。
五、展望与建议。
液态模锻应用的领域

液态模锻应用的领域液态模锻是一种先进的金属成形技术,广泛应用于航空航天、汽车制造、电子设备等领域。
本文将从这些领域的角度,介绍液态模锻的应用和优势。
一、航空航天领域液态模锻在航空航天领域具有重要意义。
航空航天发动机的关键部件如涡轮叶片、涡轮盘等,需要具备良好的高温、高压和高强度性能。
液态模锻技术可以通过控制金属的结晶行为,获得均匀细小的晶粒和高度致密的组织,从而提高材料的强度和耐热性能。
此外,液态模锻还可以制造复杂形状的零部件,提高产品的整体性能和工艺性能。
二、汽车制造领域液态模锻在汽车制造领域的应用也日益广泛。
汽车发动机的缸体、曲轴等零部件需要具备高强度和耐磨性能。
液态模锻技术可以制造高强度、高硬度的铝合金零部件,提高发动机的功率和燃油经济性。
此外,液态模锻还可以制造复杂形状的车身部件,提高汽车的安全性和舒适性。
三、电子设备领域液态模锻在电子设备领域的应用主要集中在金属外壳的制造上。
电子设备的外壳需要具备良好的导热性能和防护性能。
液态模锻技术可以制造具有均匀细小晶粒和致密组织的金属外壳,提高导热性能和防护性能。
此外,液态模锻还可以制造复杂形状的外壳,提高产品的外观质量和工艺性能。
液态模锻的优势液态模锻相比传统的金属成形技术具有以下优势:1.提高材料性能:液态模锻可以通过控制金属的结晶行为,获得均匀细小的晶粒和高度致密的组织,从而提高材料的强度、硬度和耐磨性能。
2.提高产品质量:液态模锻可以制造复杂形状的零部件,提高产品的整体性能和外观质量。
3.提高生产效率:液态模锻可以实现快速成形和大批量生产,提高生产效率和降低生产成本。
4.节约能源和材料:液态模锻可以实现材料的高效利用和能源的节约,减少环境污染和资源浪费。
液态模锻在航空航天、汽车制造、电子设备等领域具有广泛的应用前景。
随着科技的发展和工艺的改进,液态模锻将在更多领域发挥重要作用,为各行业的发展带来更多机遇和挑战。
液态模锻的原理方法和应用

液态模锻的原理方法和应用1. 液态模锻的原理液态模锻是一种先进的金属成形技术,主要利用金属在液态状态下的流动性来实现成形。
其原理主要包括以下几个方面:•金属液态流动性:金属在液态状态下具有较好的流动性,可以在模具内部均匀流动,填充整个模腔。
•压力控制:通过施加一定的液态压力,使金属在模具中流动,并填充模腔。
压力的大小和施加方式对成形质量有重要影响。
•温度控制:液态模锻需要在一定的温度范围内进行,通常要求金属保持在其液态区域内,以保证成形过程的顺利进行。
•冷却控制:液态模锻后,还需要对成形件进行冷却处理,以获得所需的性能和形状。
2. 液态模锻的方法液态模锻的方法有多种,根据实际需求和成形材料的特性选择不同的方法。
下面给出几种常用的液态模锻方法:2.1 直接模锻法直接模锻法是最常用的液态模锻方法之一,其工艺流程简单,适用于各种金属材料。
具体步骤如下:1.预热金属料:将金属料加热至其液态温度以上,使其达到液态状态。
2.填充模具:将液态金属料注入预热好的模具中,使其填充整个模腔。
3.施加压力:在金属料注入模具后,施加一定的液态压力,使金属料在模具内流动并填充模腔。
4.冷却处理:待金属料填充完毕后,进行冷却处理,以获得所需的性能和形状。
2.2 间接模锻法间接模锻法是液态模锻中的另一种常用方法,主要用于形状复杂的零件。
主要步骤如下:1.制备模具:根据所需零件的形状和尺寸,制备相应的模具。
模具可以分为上模和下模两个部分。
2.加热金属料:将金属料加热至其液态温度以上,使其达到液态状态。
3.填充模具:将液态金属料注入上模中,然后合上下模,使金属料填充整个模腔。
4.施加压力:在金属料填充完毕后,施加一定的液态压力,以保证金属料在模具中充分流动,并填充整个模腔。
5.冷却处理:待金属料填充完毕后,进行冷却处理,以获得所需的性能和形状。
2.3 复合模锻法复合模锻法是一种较为复杂的液态模锻方法,主要用于特殊材料或特殊形状的零件。
液态模锻与挤压铸造技术

液态模锻与挤压铸造技术液态模锻与挤压铸造技术,听起来是不是有点高大上?其实没那么复杂,咱们可以聊聊它们到底是个什么玩意儿。
液态模锻,简单来说,就是把金属加热到液态,然后往模具里一倒,像倒豆腐脑一样。
这个过程就好比是把一块冰块放在阳光底下,慢慢融化,最终变成一滩水,这个水可不是用来喝的,而是用来造东西的。
想象一下,您在厨房里做饭,手忙脚乱,突然发现锅里有一堆看起来很奇怪的东西。
那是液态金属,哦不,是模锻!当这些金属变成液态后,它们在模具里就像小孩子在沙堆里玩一样,尽情地塑形、变化。
过一会儿,等它们冷却下来,就变成了一件结实的金属制品,真是让人惊叹啊。
再说说挤压铸造,听起来也不错吧?这玩意儿其实跟挤牙膏有点像。
您想,牙膏在管子里挤出来的时候,是不是呈现出各种形状?那金属在挤压铸造的时候也是这么个理儿。
把金属放进一个封闭的空间,然后用巨大的力量把它挤压出来,结果就是您能得到一根根又长又直的金属条,或者是各种各样的复杂形状,真是神奇得很。
这两种技术可不是随便玩的,背后可是有很多讲究的。
液态模锻的温度得掌握得当,要是温度不够,金属就像小猫似的,不愿意听话;温度过高了,又可能像火山一样爆发,搞得一团糟。
而挤压铸造,压力得控制好,不然一不小心,可能会挤出个四不像,真是“千斤一发”的感觉。
说到这里,您可能会问,这两种技术有什么好处呢?哎呀,别急,听我慢慢说。
液态模锻制造出来的产品,强度高、韧性好,简直就是金属界的“硬汉”,抗打击能力那是杠杠的。
而挤压铸造呢,更是能生产出各种复杂形状的零件,让您在选择时眼花缭乱,真是“百花齐放、百家争鸣”的局面。
任何技术都有它的缺陷,液态模锻要是操作不当,可能会出现气泡、裂纹之类的问题。
想想看,就像做菜时油温掌握不好,结果炒出来的菜就变成了“焦炭”,谁还敢吃呢?而挤压铸造的缺点在于,对材料的要求比较高,选错了材料,那可就麻烦了。
但是话说回来,这些技术还是越来越受到关注。
现代工业对这两者的需求可谓是“日益增长”,想想看,汽车、飞机、电子产品,哪个离得开金属?没错,液态模锻和挤压铸造就像是这些产品的“骨架”,给了它们强壮的支撑。
液态模锻——精选推荐

液态模锻液态模锻摘要:介绍了液态模锻的概念、特点、分类、研究⽅法、应⽤以及国内外的发展状况;同时分别对铝、铜、镁合⾦的液态模锻成型过程的优缺点进⾏了分析介绍。
关键词:液态模锻;⼯艺;应⽤及发展引⾔液态模锻是⼀种介于铸造和模锻之间的⾦属成形⼯艺,是使注⼊模腔的⾦属在⾼压下凝固成型,然后施加机械静压⼒,利⽤⾦属铸造凝固成形时易流动和锻造技术使已凝固的封闭硬壳进⾏塑性变形,使⾦属在压⼒下结晶凝固并强制消除因凝固收缩形成的缩孔,以获得⽆任何铸造缺陷的液锻件[1]。
1液态模锻⼯艺原理、⽅法及特点1.1液态模锻⼯艺原理液态模锻是将⼀定量的熔融⾦属液体直接注⼊⾦属模膛,随后在机械静压⼒的作⽤下,使处于熔融和半熔融的⾦属液体发⽣流动并凝固成形,且伴有⼩量塑性变形,从⽽获得⽑坯或零件。
液态模锻是针对铸造⼯艺中重⼒铸造,低压铸造,⾼压铸造等铸造⽅法易产⽣的铸造缺陷,如:疏松,缩孔,⽓泡等缺点,提出利⽤提⾼静压⼒对模具中的液态或半液态⾦属进⾏压⼒充型和压⼒下凝固之前,必须建⽴起⼯艺所要求的压⼒,⽤以避免由于被成形的⾦属从液态到固态时的体积收缩可能带来的缺陷,液态模锻⼯艺原理如图液态模锻⼯艺原理图1.2液态模锻⽅法1.2.1直接加压法(直接液态模锻)直接加压法液态模锻属于整体加压液态模锻成形⽅法,⼀般有两种形式。
(1)平底冲头上直接加压。
当⾦属液浇⼊凹模后,平底冲头与凹模形成封闭的型腔,并直接加载到⾦属液上,很快建⽴起压⼒使锻件成形,如图所⽰:(2)异形冲头直接加压法。
当⾦属液浇⼊凹模后,异形冲头与凹模形成封闭型腔在冲头的下⾏过程中先封闭型腔,并使⾦属液体流动充满型腔,使锻件成形,如图所⽰:1.2.2间接加压法。
间接加压法属于局部加压法,是将⾦属浇⼊凹模或储液腔后,上模先闭合锁定形成整体型腔,然后通过上冲头挤⼊⾦属液,使⾦属反挤流动充满型腔,使之在压⼒下凝固成形,如图所⽰:1.2.3间接挤注法。
间接挤注法是指将浇⼊到储液腔内的⾦属液,利⽤上柱塞或下柱塞,通过浇道挤⼊到封闭的型腔中获得所需的锻件,如图所⽰:1.3 液态模锻特点1)机械性能⾼。
液态模锻的基本原理和优点

液态模锻的基本原理和优点液态模锻是一种利用金属在液态状态下的特殊性能进行塑性变形的加工方法。
与传统的固态锻造或热锻相比,液态模锻具有独特的优点和特点。
液态模锻的基本原理是将金属在其液态区域内进行加热,保持其处于液态状态,然后将其导入模具中进行锻造。
与传统的固态锻造相比,液态模锻的温度较高,材料处于液态状态,因此液态模锻具有以下特点和优点:1. 温度高:在液态模锻过程中,金属被加热到接近或达到其熔点温度。
相对于传统的固态锻造,液态模锻的温度更高,这有助于改善金属的塑性,降低变形阻力,提高变形能力。
2. 无需预制坯料:传统的锻造过程通常需要预制坯料,然后再进行锻造。
而液态模锻可以直接将金属液体导入模具中进行锻造,无需预制坯料,简化了生产工序,提高了生产效率。
3. 成型能力强:液态模锻可以通过调整模具的结构和形状,实现复杂零件的精确成型。
由于液态模锻在金属液体状态下进行,金属流动性好,可以更好地适应模具的形状,实现更复杂的成型。
4. 大幅度节省材料:液态模锻能够有效地减少锻件的加工余量和修整量,降低材料的浪费。
与传统的固态锻造相比,液态模锻可以在更细小的尺寸范围内获得更高的净成形率,提高材料利用率。
5. 减小晶粒尺寸:液态模锻过程中,金属在高温状态下进行塑性变形,可以减小晶粒尺寸,提高材料的强度和塑性。
液态模锻可以获得更小的晶粒尺寸,从而使锻件具有更好的力学性能和高温稳定性。
6. 改善材料性能:液态模锻可以改变材料的组织结构和性能,优化材料的力学性能。
通过精确控制锻造过程中的温度、应变速率和变形程度等参数,可以实现材料微观结构的调控,提高材料的强度、韧性和耐磨性等性能。
液态模锻作为一种高效、精密的金属成形技术,在航空航天、汽车制造、能源领域等许多高端制造领域具有广泛的应用前景和市场需求。
它可以有效地提高锻件的质量和生产效率,降低成本和材料浪费,同时还可以实现对材料性能的优化和提升,满足各种工程和技术要求。
3、液态模锻

几种液态模锻设备: 磁性材料液压机 该压机具有调整、半自动两种工作方式: (1) 调整动作主要 用于安装、调整模具。 (2) 半自动工艺动作: 下活塞顶出 →滑块快下→滑块减速下行→合模延时→自动注料→滑块 慢速 压制 (充磁)→滑块低速压制(充磁) → 保 压 → 泄压延 时(退磁) →脱模→ Ⅰ:滑块回程→下活塞退回 →取坯 Ⅱ: 下活塞退回→滑块回程
1)、轮毂制件图薄壁、均匀、高度适中,适合液态模锻发制造
2)、模具设计采用垂直分模4、8、下模座1、提板2、锁模装置3、 凸模6 、弹簧9、固定板10 、上模座11
3)、环形冷隔的处理开办圆弧,机加切除 浇注与加压 液态模锻时没有浇口和冒口,所以要比较精确地定量浇注。 采用漏斗浇注,漏斗需加热至与金属液相近的温度,进行“底 注”,以避免金属液喷溅到模具上造成缺陷。
连续铸钢
薄板坯连铸连轧
1-中间包; 2-结晶器; 3-液芯压下; 4-除鳞机; 5-预轧机; 6-剪切机; 7-感应加热炉; 8-热卷箱; 9-事故剪; 10-除鳞机; 11-精轧机; 12-层流冷却; 13-卷取机
薄板坯连铸连轧
1-结晶器; 5-除鳞区;
2-挤压辊; 6-轧机;
3-轧制辊; 7-冷却区;
液态模锻加压方式
1、平冲头加压 (1)、直接加压压头(成型凸模)直接作 用在液态金属上,在压力下充型、凝固、 并伴有微量的塑性变性组织。适合于生产 形状简单、性能要求较高的零件。 (2)、间接加压:同全立式压铸相似。 2、异型冲头加压 (1)、凸式冲头加压 (2)、凹式冲头加压 (3)、复合式冲头加压
液态模锻液压机 型号:NTD-Y91 NTD-Y91型金属液态成型液压机,是高性能液态模锻件 的成型设备,主要适用于金属在液态时的模锻成型工艺。 例如:自行车,摩托车,汽车等行业铝合金零件的压制成 型
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液态模锻摘要:介绍了液态模锻的概念、特点、分类、研究方法、应用以及国内外的发展状况;同时分别对铝、铜、镁合金的液态模锻成型过程的优缺点进行了分析介绍。
关键词:液态模锻;工艺;应用及发展引言液态模锻是一种介于铸造和模锻之间的金属成形工艺,是使注入模腔的金属在高压下凝固成型,然后施加机械静压力,利用金属铸造凝固成形时易流动和锻造技术使已凝固的封闭硬壳进行塑性变形,使金属在压力下结晶凝固并强制消除因凝固收缩形成的缩孔,以获得无任何铸造缺陷的液锻件[1]。
1液态模锻工艺原理、方法及特点1.1液态模锻工艺原理液态模锻是将一定量的熔融金属液体直接注入金属模膛,随后在机械静压力的作用下,使处于熔融和半熔融的金属液体发生流动并凝固成形,且伴有小量塑性变形,从而获得毛坯或零件。
液态模锻是针对铸造工艺中重力铸造,低压铸造,高压铸造等铸造方法易产生的铸造缺陷,如:疏松,缩孔,气泡等缺点,提出利用提高静压力对模具中的液态或半液态金属进行压力充型和压力下凝固之前,必须建立起工艺所要求的压力,用以避免由于被成形的金属从液态到固态时的体积收缩可能带来的缺陷,液态模锻工艺原理如图液态模锻工艺原理图1.2液态模锻方法1.2.1直接加压法(直接液态模锻)直接加压法液态模锻属于整体加压液态模锻成形方法,一般有两种形式。
(1)平底冲头上直接加压。
当金属液浇入凹模后,平底冲头与凹模形成封闭的型腔,并直接加载到金属液上,很快建立起压力使锻件成形,如图所示:(2)异形冲头直接加压法。
当金属液浇入凹模后,异形冲头与凹模形成封闭型腔在冲头的下行过程中先封闭型腔,并使金属液体流动充满型腔,使锻件成形,如图所示:1.2.2间接加压法。
间接加压法属于局部加压法,是将金属浇入凹模或储液腔后,上模先闭合锁定形成整体型腔,然后通过上冲头挤入金属液,使金属反挤流动充满型腔,使之在压力下凝固成形,如图所示:1.2.3间接挤注法。
间接挤注法是指将浇入到储液腔内的金属液,利用上柱塞或下柱塞,通过浇道挤入到封闭的型腔中获得所需的锻件,如图所示:1.3 液态模锻特点1)机械性能高。
由于半凝固状态的金属液在充足的压力下凝固结晶, 组织致密,晶粒细小, 故所得制件的机械性能可以接近或达到模锻件的水平。
2)成形性高。
液态金属液的流动性比固态时高,金属流动时不受任何阻力, 能均匀地填充模具型腔,故可生产形状复杂的薄壁零件。
3)成品率高。
液态模锻时, 加工温度比铸造时低得多, 制件在模内收缩小, 并又受三向压应力的影响,故不会形成气孔与显微疏松等缺陷。
4)材料利用率高。
与模锻相比,由于没毛边及实心孔所损耗的金属材料, 故材料利用率可达95%以上。
若与压铸工艺相比,液态模锻工艺不需要设置浇口套、喷嘴、浇注系统等辅助消耗的金属材料(占制件的20%~30%)。
5)设备投资小。
模锻工艺要采用热模锻压力机或摩擦压力机等投资较高的设备。
压力铸造需要专门的压铸机,设备投资昂贵,而液态模锻既可用专用油压机,也可用通用油压机,设备投资较小。
这对于推广和应用液态模锻工艺是一个极为有利的因素。
6)产品成本低。
由于大大提高了产品的材料利用率,显著降低设备投资和模具费用,以及减少加热所消耗的热能,故产品成本比其他工艺降低。
2 液态模锻的研究方法一般都选用正交试验的方法,首先选定一种成分的合金,在挤压过程中调整压力、浇注温度、模具预热温度等工艺参数,对液锻件结果分析后得到最佳的工艺参数。
液态模锻的工艺参数主要包括比压、合金液浇注温度、模具预热温度、加压时间、保压时间等。
1)比压。
比压是指液锻时,液锻力作用在合金液上所形成的压强。
对于结晶时体积收缩的合金,比如铝合金,压力下结晶使其熔点升高,在结晶温度不变的条件下,相当于增加了过冷度。
实际上,压力改变了形核条件,增加结晶核心一般只要工艺参数选择适当,用增加压力的方法比常压下用增加过冷度的方法更易获得细晶组织。
增加压力对液锻件的性能提高会有很大的作用,但压力的提高往往受到设备的限制,且过高的压力也会使模具的寿命降低,增加了动力的消耗。
合适的压力值与浇注温度、工件形状、尺寸、加压方式等因素有关,根据经验,浇注温度越高,所需的压力值也越大,目前尚无精确的计算公式,只能根据试验确定。
2)模具预热温度。
模具温度是充型前模具自身的温度。
模具温度低,合金液的热量损失快,使温度迅速下降,流动性降低,充型困难,会导致充不满、冷隔等铸造缺陷,在高温合金作用下,会产生较大的热应力,造成模具热疲劳损坏;模具温度高,合金液的热量不易散失,合金液充型时流动性好,利于充型,合金液易产生粘膜,造成脱模困难,降低模具使用寿命,再经液锻力的作用下,模具会产生变形以致压坏。
压铸方式充型的液锻模,由于充型时有较大的压力和较高的充型速度,模具温度可尽量取低一些。
3)浇注温度。
浇注温度是指合金液在充型时的温度。
浇铸温度高时合金液的流动性好,有利于充型,但温度过高会使液锻件内产生缩孔、缩松等铸造缺陷,并会导致脱模困难,使模具寿命降低;浇铸温度低,合金液的流动性差,充型困难。
4)加压开始时间。
加压开始时间是液态金属注人模膛至加压开始的时间间隔。
从理论上讲,液态金属注人模膛后,过热度丧失殆尽,到“零流动性温度”加压为宜。
加压开始时间的选用主要与合金熔点和特性有关。
5)保压时间。
保压时间升压阶段一旦结束,便进人稳定加压,即保压阶段。
从保压开始至结束(卸压)的时间间隔为保压时间。
6)加压速度。
加压速度指加压开始时液压机行程速度。
加压速度过快,金属液易卷入气体和飞溅;过慢自由结壳太厚,降低加压效果。
加压速度的大小主要与制件尺寸有关。
3 液态模锻技术发展现状与应用液态模锻——这种使液态金属在高压下充型和凝固的精确成形铸造技术,最近几年来在国内外稳步发展,表现在开发并投产的产品品种不断地增多,有向更高品质、更高性能和更多样化方向发展的趋势;国外各大压铸机生产厂家,都投入了一定的精力改进并新开发了几种挤压铸造机;学术界和产业界密切配合,在液态模锻工艺、材料的组织与性能、模具工装、基础理论,以及在金属基复合材料、半固态加工技术等各方面进行了不少研究工作,并在实际生产中取得了可喜的成绩,使液态模锻己成为汽车、家电等行业高档有色金属铸件大批量生产的重要技术手段。
关于液态模锻新产品的开发,各国均遵循如下方向:1)取代常规的压铸工艺,使其有更致密的组织,可固溶处理,并提高其力学性能;2)取代砂型、金属型铸造,使铸件内部组织更致密,表面轮廓更清晰,尺寸精度更高;3)取代锻造、热挤压等工艺,降低成本,简化工艺。
3.1 液态模锻工艺应用领域在有色金属方面:文献[2]中用铝合金液锻生产起动机连杆,使得成型工序减少,加工余量减少,且明显提高材料利用率和降低成本。
文献[3]中采用液锻工序生产铝合金曲柄也获得了同样效果。
相关文献报道铜合金液锻件品种也较多,如轴瓦、轴套零件、齿轮、套筒形零件、高压阀体、管接头等。
在铸铁材料方面:铸铁在液态模锻压力下结晶,控制石墨化,可出现白口。
压力下结晶会使共晶铸铁、过共晶铸铁获得亚共晶组织或共晶组织,同时促使石墨细化,并成为蠕虫状、球状析出,有类似于球化剂的作用。
在钢制材料方面:钢的液锻,在压力下使铁-碳平衡图发生变化,液相线和固相线温度升高,δ相区缩小,Fe-Fe3C共析点向低温和碳含量降低方向移动,γ相区扩大,α相区缩小,压力下结晶可细化结晶组织,提高成分的均匀性,使金属夹杂细化并分布均匀[4]。
在复合材料方面:液态模锻乃是复合材料铸件,尤其是短纤维型、粒子型金属基复合材料铸件有效的成形方法。
为简化生产工艺,降低成本,以适应大批量生产条件,近十几年来,国内外大量研究液态模锻复合工艺,利用液态模锻液态金属在压力下充型和凝固的原理,增加液态金属对固态材料的各种空腔、间隙的充填性,并且与固态材料紧密接触,因而可以增加相互的咬合和机械夹紧作用。
压力又可以提高液态金属对固态材料的浸润性,并能迅速升高固态材料的表面温度,进而增加其扩散结合的可能性。
因此,液态模锻是一种较理想的复合铸锻工艺。
3.2 液态模锻工艺国内外研究现状日本在液态模锻技术发展方面,无论是产业规模、技术发展水平和应用上来说都是走在世界的前列。
近年来日本开发生产的液态模锻新产品主要有:日本宇部公司等用VSC630挤压铸造机为日本日产汽车公司和马自达汽车公司生产了A356合金的重要受力件——汽车转向节,用HVSC800机生产了质量为2.7kg的A356合金的下杠杆,以及要求精确成型并要求耐磨、耐压的汽车空调压缩机涡旋盘,用VSC1800挤压铸造机生产了特大型件——汽车横梁等。
欧美各国,由于其高品质压住设备和锻压设备比较强,过去对液态模锻的发展不太重视,但近年来有明显改变。
大部分的压铸机生产厂家在普通卧式压铸机上推出的液态模锻新技术。
例如瑞士布勒公司率先在卧式压铸机上实现挤压铸造。
其特点是通过低速充型、实时控制的方法,避免气体的卷入;用加大内浇道和控制模具温度等方法对液态金属实施挤压。
与此同时瑞士布勒公司又开发新一代实时压射控制机构,能对速度和最终压力曲线进行编程,以适合压铸件的几何形状,进行实时控制好质量。
目前影响我国液态模锻发展的最大因素仍然是,液态模锻设备性能满足不了液态模锻工艺的要求。
由于我国尚未开发出适合液态模锻工艺要求的专用或通用挤压铸造机,在一定程度上制约了液态模锻技术的发展,影响先进工艺技术的实施。
而现在国内工作的液态模锻设备中近80%的只是经改装的通用油压机,进口的先进设备只有十几台,因而在生产效率、产品档次有较大差距。
另外,挤压铸件的生产成本也明显高于压铸件。
3.3 液态模锻工艺研究新动态从目前的发展趋势来看,液态模锻技术的发展,主要为以下几个方面:1)进行金属和金属、金属和非金属材料的液锻研究。
增加压力可以提高液-固界面的浸润性或得到更为牢固的结合,这使得液锻有可能成为较为理想的生产复合材料的工艺方法。
2)发展半固态成形技术。
所谓半固态金属成形是指将液态金属冷却或固态金属加热到固-液相线之间的温度进行液锻的一种成形工艺。
半固态加工利用了金属从液态向固态或固态向液态过渡(即固液共存)时的特性,综合了凝固加工和塑性加工的长处,即加工温度低,比如铝合金,与凝固加工相比,加工温度可降低120℃;变形抗力小,可一次加工成形状复杂且精度要求高的零件。
半固态技术在欧美国家及日本发展很快。
3)液锻工艺的新发展是液态挤压。
液态挤压是在液态模锻的基础上,结合热挤压变形的特点而发展起来的一种液态成形工艺,是将液态金属直接浇入挤压桶内,借助挤压冲头对未凝固液态或准凝固金属施以压力,使其在压力下发生流动、结晶和凝固。
随后,挤压成形模口处的准凝固金属经受较大塑性变形,一次成形出管、棒、型材类制品。
挤压的主要特征是利用压力下结晶和热挤压减轻大变形原理,使铸件性能改善,其组织为热挤压组织。