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鎂課堂:(七十六)鎂合金的擠壓鑄造

發布時間:2016-10-26收藏本文關閉本文

來源: 中國有色金屬報

 導讀: 何謂擠壓鑄造?北美壓鑄協會(NADAC)給出的定義為:采用低的充型速度和最小的擾動,使金屬熔體在高壓凝固,以獲得可熱處理的高致密度鑄件的鑄造工藝。1819年在英國專利中提出了擠壓鑄造概念,1931年德國制出全世界首臺擠壓鑄造機,但是直到20世紀60年代初此工藝才在北美、歐洲和日本獲得較為廣泛的應用,在韓國和中國臺灣省也有所應用。截至2015年,全世界保有的擠壓鑄造機約有450臺,主要用于鑄造汽車、自行車、空調器、閥、泵等產品零件。

何謂擠壓鑄造?北美壓鑄協會(NADAC)給出的定義為:采用低的充型速度和最小的擾動,使金屬熔體在高壓凝固,以獲得可熱處理的高致密度鑄件的鑄造工藝。1819年在英國專利中提出了擠壓鑄造概念,1931年德國制出全世界首臺擠壓鑄造機,但是直到20世紀60年代初此工藝才在北美、歐洲和日本獲得較為廣泛的應用,在韓國和中國臺灣省也有所應用。截至2015年,全世界保有的擠壓鑄造機約有450臺,主要用于鑄造汽車、自行車、空調器、閥、泵等產品零件。

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  工藝原理與分類
  圖1示出了擠壓鑄造的工藝原理:首先將合金熔體注入模具型腔內,在擠壓鑄造機壓頭(沖頭)的機械壓力作用下被擠壓成形與凝固,其特點:工件高度致密,晶粒組織細小均勻,氣孔、疏松、縮孔等缺陷很少,力學性能與鍛件的相差無幾;因為工件在壓力下凝固,不會變形開裂;工藝簡單,操作方便靈活,可高度自動化,成品率高,特別適合于生產高強度、氣密性好薄壁類工件如閥體、機架、汽車輪盤、車門等,鑄件質量覆蓋面可以幾克至三四十千克。
  擠壓鑄造可分為直接與間接的兩種(圖2),前者適于生產形狀簡單結構對稱的工件,如活塞、卡鉗、主汽缸等,特點是無澆注系統,充型壓力直接作用于熔體上,熔體凝固快,工件組織致密、晶粒細小均勻,但熔體注入量應精準。
  在間接擠壓鑄造時,通過澆道將壓力傳給充型熔體,熔體凝固時無法保持高的壓力,鑄件成品率低一些,不適宜生產凝固溫度區間大的合金工件,但熔體注入量比較寬松,因此獲得了更加廣泛的應用,一些鑄造性能較差的鎂合金可通過擠壓鑄造生產。
  改型的擠壓鑄造
  垂直擠壓鑄造法
  后來出現了一些改型的擠壓鑄造工藝,如:垂直擠壓鑄造法(VSC,Vertical Squeezing Casting),它是間接擠壓法,可在凝固過程中保持高達100N/mm2的壓力,可生產優質的無內部缺陷鑄件,大大擴大了擠壓鑄造的應用范圍。VSC鑄件的尺寸決定于機器壓力,但不能生產薄壁零件;壁厚應≥4mm,因為熔體充型速度小,會在充型過程中凝固。
  東芝公司的LEOMACS法
  日本東芝公司開發的LEOMACS法是一種將擠壓鑄造、低壓鑄造及電磁定量給料泵融為一體的工藝,具有如下的特點:縮短了供料到擠壓之間鎂熔體的停留時間,減少了鑄件中的不均勻凝固,縮短了生產周期;生產過程中熔體不與空氣接觸,可杜絕熔體氧化與燃燒;鎂熔體可在較低溫度下保溫和澆注,可以生產形狀復雜的薄壁工件;設備復雜,投資大,制約了發展。
  擠壓-流變鑄造法
  這是一種擠壓鑄造與流變鑄造合二為一的工藝,可在同一系統內實現熔體攪拌、壓射及施加擠壓力,可充分發揮兩種鑄造法的優勢,可在同一系統內進行攪拌、壓射與施加壓力。電磁攪拌器位于壓射室之外,當熔體中固相達到設定份額后停止攪拌,壓射沖頭將漿料壓入型腔并保壓。


(資料來源:)

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