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鎂合金的擠壓鑄造

2019-12-06 14:08 ?瀏覽:

 何謂擠壓鑄造?北美壓鑄協(xié)會(NADAC)給出的定義為:采用低的充型速度和最小的擾動(dòng),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(jī),但是直到20世紀(jì)60年代初此工藝才在北美、歐洲和日本獲得較為廣泛的應(yīng)用,在韓國和中國臺灣省也有所應(yīng)用。截至2015年,全世界保有的擠壓鑄造機(jī)約有450臺,主要用于鑄造汽車、自行車、空調(diào)器、閥、泵等產(chǎn)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(nèi),在擠壓鑄造機(jī)壓頭(沖頭)的機(jī)械壓力作用下被擠壓成形與凝固,其特點(diǎn):工件高度致密,晶粒組織細(xì)小均勻,氣孔、疏松、縮孔等缺陷很少,力學(xué)性能與鍛件的相差無幾;因?yàn)楣ぜ趬毫ο履蹋粫冃伍_裂;工藝簡單,操作方便靈活,可高度自動(dòng)化,成品率高,特別適合于生產(chǎn)高強(qiáng)度、氣密性好薄壁類工件如閥體、機(jī)架、汽車輪盤、車門等,鑄件質(zhì)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(chǎn)形狀簡單結(jié)構(gòu)對稱的工件,如活塞、卡鉗、主汽缸等,特點(diǎn)是無澆注系統(tǒng),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(xì)小均勻,但熔體注入量應(yīng)精準(zhǔn)。
  在間接擠壓鑄造時(shí),通過澆道將壓力傳給充型熔體,熔體凝固時(shí)無法保持高的壓力,鑄件成品率低一些,不適宜生產(chǎn)凝固溫度區(qū)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(yīng)用,一些鑄造性能較差的鎂合金可通過擠壓鑄造生產(chǎn)。
  改型的擠壓鑄造
  垂直擠壓鑄造法
  后來出現(xiàn)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(dá)100N/mm2的壓力,可生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的無內(nèi)部缺陷鑄件,大大擴(kuò)大了擠壓鑄造的應(yīng)用范圍。VSC鑄件的尺寸決定于機(jī)器壓力,但不能生產(chǎn)薄壁零件;壁厚應(yīng)≥4mm,因?yàn)槿垠w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(fā)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(diǎn):縮短了供料到擠壓之間鎂熔體的停留時(shí)間,減少了鑄件中的不均勻凝固,縮短了生產(chǎn)周期;生產(chǎn)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(chǎn)形狀復(fù)雜的薄壁工件;設(shè)備復(fù)雜,投資大,制約了發(fā)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(tǒng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)熔體攪拌、壓射及施加擠壓力,可充分發(fā)揮兩種鑄造法的優(yōu)勢,可在同一系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行攪拌、壓射與施加壓力。電磁攪拌器位于壓射室之外,當(dāng)熔體中固相達(dá)到設(shè)定份額后停止攪拌,壓射沖頭將漿料壓入型腔并保壓。

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