压铸、挤压铸造液态模锻及半固态加工的适应性分析[1].pdf

专题论述 特种铸造及有色合金2 0 0 7 年第2 7 卷第8 期 压铸 挤压铸造 液态模锻 及半固态加工的适应性分析 罗守靖 哈尔滨工业大学材料科学与I 程学院 摘要 对压铸 挤压铸造 液态模锻 雨1 半固态加工工艺性 适应性范围进行了比较分析 结果表明 3 种工艺均有优势 但亦有不足 而在成形难易和形状复杂性 R 寸精确性 满足刘制件力学眭能要求等力面 均不能同时兼顾 但却能相互补 充 扬长避短 主张充分发挥3 种工艺的潜能 为金属加工合理选用工艺 提升T 艺水平提供一条可供参考的依据 关键词压铸 挤压铸造 液态模锻 芈固态加工 工艺适碰性 中图分类号T G 2 4 9 2文献标志码A 文章编号1 0 0 2 2 4 9 2 0 7 0 8 0 6 0 00 3 材料成形方法多种多样 但人们总希望材料加工 方法容易操作 适用性强 而且制件质量高 以满足科技 发展对制件形状尺寸和材料性能的要求 目前应用较 多的压铸 挤压铸造 液态模锻 半固态成形和固态模 锻 很难在成形性和性能两方面均得到满足 基于此 笔者根据多年研究的实践 对这3 种工艺的特点 适应 性进行分析 目的在充分发挥各工艺本身的最大优势 精确成形其得心应手的制件 并使其制件使用性和经济 性完美统一 13 种工艺性 适应性分析 1 1 压铸 压铸上艺实质是在高压作用F 液态金属以极高的 速度 经内浇道输送至封削型腔 实现充填 凝固成形 这里所谓在压力作用F 凝固成形很难办到 压铸分热 室压铸 见图1 和冷窒施铸 见图2 其特点 压铸前 制腔全封闭 设备配有高速的乐射系统和合模系统 保 证有足够大的压射力 压射速度和锁模力 适用范围 薄壁壳体类制件 压铸工艺不足之处 对于厚擘件 壁厚不均匀件和 随后进行热处理制件 不适用 图1 热室压铸示意图 鬻 帖辏 一脱模项目 图2 冷室压铸示意图 1 2 挤压铸造 液态模锻 基于压铸工艺之不足 前苏联压铸大师B M 皿丑q K u 自在1 8 世纪末 提出一种新的成形工艺 即挤 压铸造 液态模锻 19 6 4 年 他出版了一本专著 山T a M o B K aq 3 玳u K o r 0M e T a 卫J I a 一年之后美国将 其翻译成英文版 s q u e e z ec a s t i g 即 挤压铸造 其工艺过程 敞口模上注 合模充填成形 随后加压凝 占 和塑性变形 其过程见图3 型守 羼早 熔化 浇注 丞睾 髫豳 贡j自越 图3 挤压铸造 液态模龃 示意图 挤压铸造的工艺特点 模具是敞口 结构简常 在通 用或专用液压机l 实现陕速合模和升模 慢速加压 适用范围 它是压铸和热模锻的一种工艺补充 即对于 形状复杂 或厚壁件 而性能有一定要求的制件 采用热 模锻难以成形 而采用压铸或罔铸造缺陷难以消除 如 壁厚不均匀 件 或因力学性能达不到的这类制件要求 完全可以选用挤压铸造 液态模锻 j 收稿日期 2 u 0 7 0 4 13 作者简介 笋守靖 爿 1 9 3 9 年出牛 教授 嵴尔滨工业凡学材料科学与1 程学院 晴尔滨 15 0 0 0 1 U 活0 4 5 1 86 4 j87 23 F m a l I I u o s h i te d uc n 6 0 0 万方数据万方数据 压铸 挤压铸造 液态模锻 及半固态加工的适应性分析岁守靖 1 3 半固杰成形 半固态模锻 将半l 州态坯料经加热重熔 置于模腔 台模充填 加压凝蚓和塑性变形 见图4 图4触变锻压工艺流程图 1 凝固2 坯料3 加热4 模锻5 挤压6 轧制7 机械搅拌8 电磁搅 拌0s 1 M A 法 半固态压铸 将坯料加热至半固态 置于压射宰 在 高压下 高速充填型腔 实现凝固成形 见图5 力F 结晶凝固所产牛的很多优异特性 而且产生少量塑 性变形 获得很好的密实效果 挤压铸造 液态模锻 的局限件 挤压铸造 液态模 锻 尽管融人了力学变形 有很好的加压效果 但由于 蝈性变形很小 其组织还是种有所改善的铸造组织 力学性能改善还有限 另外 制件形状太复杂或壁太薄 jm m 也不适用 2 2 压铸与半固态加工的比较 压铸是有色金属大批量生产最常用的I 二艺方法 成 本不高 且尺寸范嗣大 大至汽车发动机缸体 小 至微小链状制件 这足压铸的优势 而半固态加工在这 方面却逊色得多 半固态加工技术与压铸工艺一样 可 牛产薄肇件 复杂件及尺寸精确件 但由于半固态加工 技术有高的制坯成本 冈此与压铸相比这方面无优势可 言 然而要同时确保制件完整性 无缺陷 和可靠性 压 铸就无法达到 而半固态加J 具有优势 3两点启示 3 1 汽车轻量化趋势 在过去的2 0 年中 全球汽擎r 业致力于减小尺0 和轻量化 以达到政府和市场的要求o 为r 达到 囤j 半固态压铸1 艺图 轻量化的目标 汽车制造商已经逐渐将铸造铝合金和镁 半固态成形与压铸和挤压铸造 液态模锻 的区 合金应用到汽车行业 并且利用新的技术来进行净成形 别 半固态成形对象是半固态坯 其坯在半同态温度下 铝合金和镁合金制件 这里包括压铸 挤压铸造 液态 由球状晶和包覆其周围的液相组成 在加工前可搬运 模锻 和半固态加工 及热模锻 等温锻 超塑陛成形 但压力作用F 粘度大大F 降 具有与压铸和挤压铸造 等 曼李篓笋 曼篓 曼 芝 薏苎墨得翟譬2 1 煮堡 享 韩国釜山近净成形厂工艺配置的启示 形抗力低 凝固时问短 凝固收缩小 大大提高制件加工 一一 一 精度和生产效率 其质量与热模锻相近 并大大降低能 在2 0 0 6 年9 月韩国釜山举行的第九届合金与复合 耗 材料半固态加工国际学术会议上 笔者所参观的韩国的 半周态加工的适应性 半固态加工温度与压铸和 一个有色金属近净成形厂 在压铸乍问里 既布置有大 挤压铸造 液态模锻 相比 要低得多 适用于加工高熔 小不等的压铸设备 亦有压铸设备改装的挤压铸造 液 点台金 如钛合金 铁基合金等 适于成形形状复杂 态模锻 设备 见图6 其特点 把雕射缸改为加压缸 厚或薄壁件 受制坯 浆 限制 不宜采用半固态加工 慢速输送金属 填充结束后 直接加压和保压 生产铝合 成形大尺寸制件 受力结构件宜采用半固态加 金汽车件 见图7 a 图7 b 同时 该厂还另外设置丁一 工 个半固态加工车间 见图8 和图9 图1 0 为采用半固 态加工工艺生产的铝合金汽 零件 2 工艺适应性与成本比较 2 1 压铸和挤压铸造 液态模锻 的比较 充填性 挤压铸造 液态模锻 不如压铸 因为压铸 是在高压下 快速充填 而挤压铸造 液态模锻 是模具 自身作用下慢速克填 加压效果 挤匪铸造 液态模锻 最优 因为挤压铸 造 液态模锻 的压力直接作用在金属液上 不仅发生压 图6 挤压铸造 液态模锻 设备 6 0 1 两嘲邕 B 一 l J 圈 一h 蜒 扭一胀一 坷 馘一 万方数据万方数据 特种铸造及有色合金2 0 0 7 年第2 7 卷第8 期 图7 挤压铸造 液态摸锻 成形件 图8u B E 流变设备图9 半固态压铸设备 图1 采用半圆态加工生产的汽车零件 釜山近净成形厂工艺配置 以压铸为主体 辅以挤 压铸造 液态模锻 和半固态加工 兼顾使用性和经济 性 使产品成形L 艺确极大的选择空间 在推进交通运 输机械零件轻量化方面 极具竞争力 4 结论 1 压铸适川于各种尺寸的复杂薄壁壳体件 挤压 铸造 液态模锻 适用于中等尺0 的较简嗨的厚肇件 半 崮态加工适用于中等尺寸的复杂结构件 2 压铸生产厂家为了提升自己的竞争力 包括产 品性能和成本 町适当配有挤压铸造 液态模锻 和半 固态加I 生产能力 3 火力开展压铸 挤压铸造 液态模锻 和半固态 加工的适用陛研究 乃是充分发挥3 种I 艺的潜能 合 理选用工岂 提升工艺水平所必须 参考文献 一 罗守靖 何蜊兀 f 尔德 等镧质液态模锻 M 哈尔淡暗尔滨 D 咿大学出版社 1 9 2 jn J l H q K 址 1B M 山T a 姗o B 髓 3H t K o r o1 e T a 且胍 MM a 山H l l 旷 T p e 9 6 4 3 j 谢水生 黄声宏 固悫金届加1 技术及其应用 M 北京 冶金 E k 出版朴 1 9 9 6 0 2 4 罗守靖 田文彤 谢水生 等半同志加 技术技其应用 J 中国 有色金属学报 2 0 o 1 0 6 7 6 57 7 3 5 吴春占 压铸宴片j 技术 M 广州 广州科技出版社 2 3 6 A N A c L E T 0DFs c I dT e c h n o I g ys e n ls o l l dM e t a l P r o c e s s M u s A w o r c e s t e rP o y t e c h n l cI n s t l t u t c 2 0 0 4 7 罗守靖 出文彤 李证平2 l 世纪最具发展前景的近净成形技术牛 固态加J J 特种铸造及有色台金 2 0 压铸专刊 1 751 8 0 8 罗守靖 姜臣橱 杜之明 等半周态加丁技术的新捧索 J 特种铸 造及有色合金 2 0 0 3 s 2 8 52 8 9 r9 T 0 s H oH s H l N s u K EsP r k d u c t I fa lu m l a l l y1 n g o 协 f o rt h l x o f o r mL n gb yt h e l l l dc a s t l n gu s l g o I l gs l o p w c n P r c 6 t hI n t c o n f o ns e m ls 0 1 l dn c c c s s m g fA l l o y s a r L d o m p o s n e s T o r l n oI t a l y S w p t 2 0 o 7 3 j7 4 0 1 0 J T O s H l 0H s H l N s u K Ess s l I ds t I pc a s n n g1 f a lu m l n u m d 1 1 0 y1 s gam e td r a gt wL n r o lc a s t q u l p m e n tw l t hac o o i g s j o p c r C l hr r c6 t hr r lL 盯 br I f ls e m ls o l l dP r o c e e s s l n go f A l l o y sa n d 1 0 n l p o sL t e s T o n n o t a l y S w p t 2 0 0 0 2 2 l 一2 2 5 1 1 王益忐半同志成形中的某些关键技术 J 特种铸选及有色台金 2 0 0 2 压铸专刊 19 21 0 4 L 1 2 j 罗守靖 杜之明 姜巨福 复合制料和半固态加工技术 j 特种蒋 造及有色合金 2 3 s 2 9 02 9 2 13 陈威 罗守靖 划刚液态连挤硅线石粒子 铝复合材料摩损行为 口 中国有色金属学报 2 0 0 d 2 2 3 82 4 3 编辑 袁振国 f 一 一一一H 一一十一一H 十H H 一 借名办展之风日盛铸协发布律师声明j 十 据中国铸造协会统计 夸年举办的各类铸造专业展览 t 套将选4 0 多个 平均每月4 个 其中3 月份竞高达8 个 t i 中国铸造协会秘书长张立波认为 铸造展会近几年层出不 t 穷的原因与我国铸造行业迅猛盘展 市场 欠爆密不可分 t i 自2 0 0 0 年开始 中国铸件的产量已琏续7 年稳居世界第 十一 铸造企业这3 万家 成为名副其实的铸造大国 现在我 们的铸造展会太多 其中难免有鱼目混珠和滥竽充数的 有 的在未经许可的情况F 借中国铸协 地方协会 一些专业 媒体名叉招展 侵犯了相关方面的权利 也让企业难辨真 仂 据张立波介绍 中国踌协的联舍维权行动已经开始 北京某展览公司承办的国际铸造 锻压展览会就将中国铸 协主办的杂志和一些行业比较熟悉的杂志列为支持媒体 但张立波称 中国铸协和相关媒体此前并不知情 保留追究 办展单住法律责任的权利 在律师声明出来后不丸 北京遮家展览公司的负责人 与协套进行丁沟通 还亲自上门 写了书面材料 表示嗽巷 i 并厦时予以更正 十张立泣说 他对联合堆权行动所取得的成效表示满 i 并将把维权行动进行到底 他希望 协会 学会 媒体 乃至展览套司都行动起来 加强自律 加强合作 共同 铸造展会市场 摘自 铸造世界报 2 0 0 7 年第7 k 一 H h 十 意 万方数据万方数据 压铸 挤压铸造 液态模锻 及半固态加工的适应性分析压铸 挤压铸造 液态模锻 及半固态加工的适应性分析 作者 罗守靖 Luo Shoujing 作者单位 哈尔滨工业大学材料科学与工程学院 刊名 特种铸造及有色合金 英文刊名 SPECIAL CASTING NONFERROUS ALLOYS 年 卷 期 2007 27 8 被引用次数 2次 参考文献 13条 参考文献 13条 1 罗守靖 何绍元 王尔德 钢质液态模锻 1990 2 1964 3 谢水生 黄声宏 半固态金属加工技术及其应用 1999 4 罗守靖 田文彤 谢水生 半固态加工技术及其应用 期刊论文 中国有色金属学报 2000 06 5 吴春苗 压铸实用技术 2003 6 ANACLETO D F Science and Technology Semi solid Metal Process 2004 7 罗守靖 田文彤 李金平 21世纪最具发展前景的近净成形技术 半固态加工 2001 zk 8 罗守靖 姜巨福 杜之明 半固态加工技术的新控索 2003 zk 9 TOSHIO H SHINSUKE S Prkduction of aluminum alloy ingots for thixoforming by the semi solid casting using a cooling slopw 2000 10 TOSHIO H SHINSUKE S Semi solid strip casting lf aluminum alloy using a melt drag twinroll caster equipment with a cooling slope 2000 11 王益志 半固态成形中的某些关键技术 2002 zk 12 罗守靖 杜之明 姜巨福 复合材料和半固态加工技术 期刊论文 特种铸造及有色合金 2003 zk 13 陈威 罗守靖 刘刚 液态连挤硅线石粒子 铝复合材料摩损行为 期刊论文 中国有色金属学报 2004 02 相似文献 10条 相似文献 10条 1 会议论文 齐丕骧 挤压铸造 液态模锻 技术的最新发展 2007 本文对挤压铸造技术的最新发展进行了介绍 文章围绕产业规模及产品品种发展状况 挤压铸造工艺枝术的发展 挤压铸造设备的发展 挤压铸造 发展中的问题等进行了阐述 2 会议论文 欧阳明 从普通压铸 挤压 低压铸造机的改造认识挤压压铸技术 本文介绍了挤压压铸技术 综述了将传统压铸机 挤压铸造 液态模锻 机 低压铸造机以及轮毂挤压铸造机改造为挤压压铸机的方案 深化了对挤压 压铸技术的认识 3 会议论文 齐丕骧 挤压铸造 液态模锻 技术的最新发展 2007 挤压铸造 国内外又称液态模锻 作为一种实现锻铸相结合 净成形优质的先进工艺技术 一直受到产业界的重视 近年又有了长足的进步 本论 文从产业规模 工艺技术和工装设备等三个方面讨论国内外的发展概况 并对当前工艺存在的问题 提出一些看法 4 会议论文 费良军 朱秀荣 童文俊 王荣 挤压铸造挖土机履带板板体的制造工艺研究 1998 该文利用半固态搅拦法制备了10 Al 2 O 3 p LC 4 复合材料 并采用分勺浇注和挤压铸造的方法 制造了挖土机的履带板板体 对该复合工艺 组织和常规力学性能 以及履带板板体的常规性能进行了研究 结果表明 在Al 2 O 3 p LC 4 复合材料中Al 2 O 3 p分布均匀 与基体结合良好 而且复合材料和履带板板体具有优异的机械性能 其结果证实了该工艺的可行性 5 会议论文 周绍荣 周正田 邓文海 摩托车前减震器套管的挤压铸造 1998 通过对前减震器套管铸件结构的分析 铸造及合金材料的选择 组织及性能的对比 表明挤压铸造优于金属型铸造 低压铸造及压铸 挤压铸造件 力学性能比它们分别提高39 延仲率 和118 4 强度 31 和53 8 及49 和73 6 会议论文 于海朋 张重远 尹井田 ZA27合金冲头式挤压铸造工艺的研究 1998 采用正交试验分析了冲头式挤压铸造工艺参数对ZA27合金力学性能指标的影响 研究了ZA27合金冲头式挤压铸造的工艺条件 结果表明 在适宜的 工艺参数下ZA27合金力学性能可以稳定达到 b 400 440MPa 5 8 12 HBS 100 130 7 会议论文 姜冀湘 赵恂 卓钺 费肖卿 陈训全 李方征 挤压铸造