材料液态成型及控制

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1、材料液态成型及控制■

2、学性能优良、表面光洁度和尺寸精度高等优点。与塑性成形方法相比，挤压铸造技术具有变形力和成形能较小、无需多道工序加工、可制造形状复杂的零件等特点。概言之，它是一种结合了铸造和塑性加工特点的短流程、高效、精确成形技术，广泛应用于机械、汽车、家电、航空、航天、国防等领域，生产高性能和高精度的零件⑴。1挤压铸造技术介绍挤压铸造成形方法根据工艺特点可以区分为直接法(DirectSqueezeCasting)和间接法(IndirectSqueezeCasting)*。1.1直接挤压铸造法直接挤压铸造方法是压力直接施加于金属熔体

3、的整个液而上，模具不设充型系统，所以金属液凝固速度快，所获得的铸件组织致密，理论上可以生产岀接近100%致密的铸件，这种方法适合于生产形状简单、对称结构的铸件，如活塞、卡钳、气缸等。该方法的主要缺点是浇入到型腔内的金屈熔液必须精确定量，否则由于熔液量的变动使铸件尺寸精度不稳定；要求铸件向冲头方向单向凝固以保证压力有效传递，使制品的形状受到了限制，成形形状复杂铸件存在一定困难。1.2间接挤压铸造法间接挤压铸造方法是首先将模具合模形成封闭模腔，压力作用在模腔外充型系统的金属熔体上，将金属熔体送入封闭的模腔保压成形。间接

4、挤压铸造方法具有浇道长度短、截面大、充型速度低、保压时间长等优点，容易控制铸件尺寸,不需耍配置精确的定量充型系统。该方法可充分利用充型装置中液态金属的热容量，使铸件易于成形和在压力下对零件进行补缩，因此适合生产形状复杂、壁厚不均、尺寸精度和表面粗糙度要求高的铸件。但是这种施压方式不会在铸件内形成塑性变形组织，铸件的力学性能低于直接法生产的铸件團。2挤压铸造成形技术研究现状最早提到挤压铸造技术是在1819年英国人JamesHollingrake的一项专利中。其后，在英国有一种类似挤压铸造的方法，用于生产铸铁水槽。18

5、78年，前苏联著名冶金学家D.K.Chernov也提出了相似的概念。然而，直到20世纪30年代才出现关于挤压力对合金凝固行为影响的研究。一般认为，1937年前苏联人V.M.Plyatskii出版专著《液态金属模锻》是挤压铸造技术完全确立的标志。随着该书英文版《ExtrusionCast-ing»在西方的传播以及美国学者J.C.Benedyk1970年在第6届国际压铸会议上的大力推荐，该技术在20世纪60年代后得到了飞速发展。在随后的50多年中，前苏联、美国、德国、日本和澳大利亚等国先后对这项技术进行了广泛的研究。我

6、国在1958年便开始开展挤压铸造技术的研究，20世纪70年代曾有一个快速发展阶段，材料对象涉及A1合金，Zn合金，Mg合金，Cu合金，钢铁等，零件近300种。进入90年代后，随着产品轻量化和高性能化的迫切需求，挤压铸造作为种近净成形技术受到越来越广泛的关注叭3挤压铸造材料研究挤压铸造技术具有比较大的选材空间。挤压铸造材料包括A1合金,Mg合金，Zn合金，Cu合金，铸铁，铸钢等。此外，基于挤压铸造的工艺特点，挤压铸造金属基复合材料也备受青睐。3.1铝合金材料挤压铸造中最为广泛应用的是铝合金材料，主要有A1-S1系合金

7、、Al-Cu系合金、Al-Zn系合金、Al-Mg系合金等。Al-Si系合金是在挤压铸造铝合金中最早被重视的，这主要是由于这类合金具有极佳的铸造性能。J.T.Lee等研究了一种成分为12%Si-3%Cu-0.7%Mg（质量百分数）的适合于挤压铸造的铝合金，这种合金力学性能比常规铸造合金高出将近10%〜20%[l3]oAl-Cu合金是一种高强度铸造铝合金，具体有Al-Cu-Mg,Al-Cu-Mn,Al-Cu-Si3个合金系。挤压铸造技术可以大幅度提高这类合金的力学性能，此外通过优化合金化元素、添加微量元素可使得合金的性

8、能得到进一步改善。在高强韧铸造Al-Cu合金的发展中，A-U5GT的历史最为悠久，应用最为广泛⑼。Al-Zn系铝合金是7XXX系列超高强铝合金，主要是作为变形铝合金得到应用，铸造Al-Zn合金应用并不广泛，但近年来利用挤压铸造技术研究7XXX系列变形铝合金获得了高度的关注⑼。Al-Mg系合金的研究相对较少。J.H.Lee等开展了针对5083(A1-4.7Mg