高强度变形铝合金毛坯的连铸连锻生产

摘要:挤压压铸模锻是连铸连锻技术的一种。本文介绍了多向挤压压铸模锻工艺与装备及模具这项发明的技术实现原理,指出单向挤压压铸模锻工艺的不足,传统铸造装置锁模抗力机构存在的问题,特别为大锻压力并高锁模力的装备开发提出推荐方案。介绍了多向挤压压铸模锻技术开发的发展动态,认为以挤压压铸模锻为代表的连铸连锻工艺与装备技术,是压铸、低压(差压、重力)铸造和半固态加工技术的综合体,是“机械基础终极成形工艺”的一种有效表现形式。挤压压铸模锻工艺不但能生产各种可熔化的的金属,且实际上已使半固态加工从实验室技术走到了工业化应用的最前沿。特别推介了阻燃镁合金半固态挤压压铸模锻工艺的特点,分析其工业经济性的优势,预测其推动我国镁合金铸锻产业大发展的前景。

关键词:压铸模锻液态模锻多向模锻压铸模锻连铸连锻半固态加工镁合金

由于普通硬铝合金的抗拉强度在380-450Mpa之间,几乎高于普通铸造铝合金抗拉强度的一倍,而超硬铝合金的强度更可达600Mpa。尽管变形铝合金的单价比铸造铝合金高,其成形成本也比铸造工艺高一些,但由于能显著减少产品结构尺寸,再加上能进行进一步热处理强化、焊接和表面阳极氧化处理,后者的性价比却明显高于前者,所以,越来越多的场合,都希望使用或改用变形铝合金生产零件。而对于运动类部件的使用场合,如飞机、轮船、汽车摩托车、运动自行车等,减轻重量带来的节能效益和速度效益,变形铝合金更具有无可替代的优势。

由于连铸连锻技术的显著进步,与压铸件结构一样复杂的变形铝合金毛坯,也能以相近的车间成本,十分轻松顺利地生产出来,因此,使用变形铝合金替代传统的铸造铝合金生产毛坯,不但具有经济优势,并已成为一种潮流与趋势了。

一、铸造铝合金与变形铝合金的基本情况与性能对比

1、工业用铝锭分为两大类:铸造铝合金和变形铝合金。一般地说,铸造铝合金适用于以铸造方法生产铝铸件,而变形铝合金适用于以压力加工(挤压与锻造)方法生产铝产品。

2、变形铝合金包括:防锈铝(LF)、硬铝(LY)、超硬铝(LC)、锻铝(LD)和特殊铝(LT)。由于变形铝合金平均综合机械性能总比铸造铝合金高(铸造铝合金的锻态性能,平均也比其铸态性能高几成以上),很多牌号的变形铝合金,它还可以通过淬火和时效等热处理手段来提高机械性能,所以,工业设计上希望更多地应用变形铝合金,以满足使用上的要求。

3、两方面的因素限制了锻造铝合金的应用范围或削弱了其工业经济性:

一是变形铝合金的铸造性能很差,其液态流动性一般只及铸造铝合金的三分之一,用传统的铸造方法很难生产出结构很复杂的毛坯。

二是即使以铸造方法生产变形铝合金毛坯,如果不能解决铸造工艺普通存在的缩孔缩松及气孔针孔缺陷,那么,之后的热处理和表面阳极氧化工序也不能继续。

而最根本的原因在于,铸态的变形铝合金毛坯,即使其内部缺陷消除,但由于金相晶粒粗大并总呈枝晶状,热处理后的性能也大打折扣,或只与普通铸造铝合金性能相近,使用这种相对较贵的材料品种,就失去了其应有的经济意义了。但连铸连锻技术的出现,却有效地改变了这种状况。

二、连铸连锻技术简介

连铸连锻技术,它是指在同一台设备用同一套模具,连续完成毛坯的充型与锻造生产,它的本质,是一种依靠装备的功能实现的工艺技术。所以,不同的连铸连锻装备,有不尽相同的连铸连锻细分工艺。

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