间接挤压铸造的工艺设计

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1、铸造利润源泉的发动机间接挤压铸造的工艺设计　　1间接挤压铸造工艺特点　　挤压铸造是对低速进入铸型内的液态(或半固态)金属、金属基复合材料施加高的机械压力，使其在压力下成形和凝固，从而获得铸件(或铸锭)的一种成形方法。挤压铸造工艺低速充填型腔，避免了传统压铸容易卷气而产生铸件气孔的问题，金属型内高压下的强冷使得铸件基体组织细化，并抑制了割裂基体的有害相生长。铸件可获得比普通压铸、重力铸造、低压铸造件更加致密和均匀的组织，以及更为优异的综合力学性能，可进行焊接、阳极氧化、高温固溶等后续处理，性能接近或达到锻件水平，故该工艺又

2、称为液态模锻。挤压铸造件具有较高的尺寸精度和表面光洁度，是一种精密成形方法。　　挤压铸造产品涉及铝、锌、镁、铜、高温合金及复合材料。随着汽车、轨道交通、通讯、航空、军工等行业对轻量化、高性能、高品质的追求，高强度轻合金零部件的市场需求快速增长，挤压铸造件的性能优势在工程上得到了发挥。本文基于作者长期从事间接挤压铸造的工程实践，从挤压铸造工艺性分析，间接挤压铸造机结构、工艺要素、生产控制等方面出发，讨论挤压铸件开发流程中需要注意的若干关键要素，并提出具有可操作性的技术解决方案。　　挤压铸造按压力的作用方式分为直接挤压铸造和

3、间接挤压铸造，如图1所示。国内大多使用油压机直接挤压铸造进行生产，取得了良好的经济效益和社会效益，但由于设备功能及其控制系统的局限性，需要作业人员有较高的操作技术水平，铸件的质量稳定性和生产效率有待提高。　　目前，融入了间接挤压铸造工艺的通用挤压铸造机在装备能力、工艺控制水平、生产效率、产品性能和应用领域等方面都达到了较高的水平。先进的挤压铸造系统不仅能够生产致密性、力学性能、抗腐蚀性能优于重力铸造、低压铸造、压铸的产品，而且具备了可与压铸相媲美的规模生产效率和工艺控制能力。如图2所示，卧式挤压铸造机的生产单元主要由合型

4、机构、动模板、模具、定模板、浇注机及保温炉、压射系统和工控机等组成。可实现模具清理、喷涂、合模、锁模、浇注、挤压压射、开模取件等全过程自动化，一些重要的工艺参数，如合模力、压射力、压射速度、开始补压时间、保压时间等均可进行优选和存储。7陕西网铸互联网信息技术有限公司铸造利润源泉的发动机　　2铸件材料及结构工艺性分析　　2．1铸件材料　　挤压铸造工艺对不同的合金牌号具有广泛的适应性，常规的砂型、金属型、压铸用铝合金都适合于该工艺。如：ZL101、ZL101A、AC4CH、A03560、A1Si7Mg3、ZL1021ZL10

5、4、ZL105、ZL107、ZLl11、ZL114、ZL1l5、、ADC12、ADC10、A1Si12(Cu1、A383、A380、A390等；变形铝合金6061、6063、6082、7075也可以通过挤压铸造工艺成形。生产中要严格监控铝液中Fe、Si、Mg、Cu等元素的含量，在其含量超出规定范围后，要立即进行成分调整，否则可能导致一批产品的性能不合格。对需要通过后续固溶强化进一步提高力学性能的铸件，Mg、Cu含量更应严加控制。　　铸造镁合金材料同样适用于挤压铸造工艺，如：AM50、AM60、AZ91D等；金属基复合材料

6、也适用于该工艺，如SiCp／A1复合材料和ULTALITE复合材料等。　　2．2铸件结构工艺性　　分析产品结构是否符合顺序凝固原理，是否存在孤立热节需要补缩，是否存在影响出模的内形式侧凹。　　铸件基本壁厚和最小壁厚是否符合挤压铸造工艺要求。挤压铸造的工艺特点决定了其适合于生产厚壁铸件，可铸出铸件的最小壁厚与铸件形状、金属液流动距离、模具温度、充型速度和浇注温度等都有直接联系。通常可实现壁厚6-50mm铸件的生产，如平板类铸件尺寸在100mm×100mm以内仍可实现壁厚2mm铸件的生产。　　铸件不宜存在锐角，内圆角也不宜过

7、大；其最小铸出孔尺寸应在3mm左右，且深度不大于直径的4倍。　　另外还需考虑铸件强度、气密性、功能、工程试验要求，后续加工处理的需求，需方年、月产品订单数量，铸件原有毛坯的生产方式及企业现有的生产资源的配置等因素。　　3间接挤压铸造设备的选择　　3．1锁模力选择7陕西网铸互联网信息技术有限公司铸造利润源泉的发动机　　锁模力是选用间接挤压铸造机型号的决定性参数。锁模力的作用主要是为了克服金属液挤压时的反压力(即涨型力)，锁紧模具分型面，防止因模具松动引起金属液的飞溅，影响铸件的尺寸精度和内在的致密度及引发人身事故。锁模力按

8、式(1)计算：　　式中：F锁为间接挤压铸造机的锁模力；K为安全系数，一般取1．25；P为压射比压力，根据铸件的不同要求在60-40MPa之间选取；ΣA件为铸件在分型面上的投影面积，多型腔的为各型腔投影面积之和；ΣA浇为浇注系统在分型面上的投影面积之和，由式(2)计算得到：ΣA溢为排溢系统在分型面上的投影面积之和；ΣA