挤压铸造

材料1501詹凯挤压铸造成型安徽信息工程学院目录挤压铸造合金的组织和性能挤压铸造工艺铸型设计挤压技术新发展概述挤压铸造成型7.3.1概述挤压铸造（SqueezeCasting)也称“液态模（LiquidMetalForging），这一概念最早出现在1819年的一项英国专利中，第一台挤压铸造设备1931年诞生在德国，随后挤压铸造在前苏联得到较广泛的应用，但直到20世纪60年代才开始在北美、欧洲和日本获得应用。北美压铸协会(NADAC)对挤压铸造的定义为：采用低的充型速度和最小的扰动，使金属液在高压下凝固，以获得可热处理的高致密度铸件的铸造工艺。挤压铸造成型适用范围：1、在材料种类方面适用性较广，可用于生产各种类型的合金，如铝合金、锌合金、铜合金、灰铸铁、球墨铸铁、碳钢、不锈钢等。2、对于一些复杂且性能上有一定要求的零件，采用挤压铸造合适。因为挤压铸造既能容易成形，又能保证产品性能的要求。3、在工件壁厚方面，一般来讲不能太薄，否则将给成形带来困难。挤压铸造成型1.工艺原理及特点(1)工艺原理将一定量的液体金属（或半固态金属）浇入金属型腔内，通过冲头以高压（50〜100MPa）作用于液体金属上，使之充型、成形和结晶凝固，并产生一定塑性形变，从而获得优质铸件。（a）熔化（b）充型（c）挤压（d）顶出铸件挤压铸造成型（2）工艺特点适用的材料范围较宽，不仅是普通铸造合金，也适用于高性能的变形合金，同时也是复合材料较理想的成形方法之一。④材料利用率高，节能效果显著。⑤便于实现机械化、自动化生产，生产效率较高。⑥生产结构复杂件或薄壁件有困难。挤压铸造成型2.应用概况挤压铸造技术作为一种先进的金属成形工艺，已经广泛地应用于航空、航天、军事及高科技范围金属铸件的制造。挤压铸件包括汽车、摩托车、坦克车轮毂；发动机的铝活塞、铝缸体、铝缸头、铝传动箱体；减振器、制动器铝铸件；压缩机、压气机、各种泵体的铝铸件、自行车曲柄、方向轴、车架接头、前叉接头；铝镁或锌合金光学镜架、仪表及计算机壳体件；铝合金压力锅、炊具零件：铜合金轴套；石墨纤维增强铝基复合材料卫星波导管、SiC/Al复合材料战术导弹发动机壳体、航板及鱼雷、水雷外壳等。挤压铸造成型3.挤压铸造分类（1）直接冲头挤压直接挤压铸造工艺特点是：加压时金属液进行充型流动，冲头直接挤压在铸件上；无浇注系统；金属液凝固速度快，所获得的铸件组织致密、晶粒细小；但浇注金属液必须精确定量。适用生产形状简单的对称结构铸件，如卡钳、主气缸等。挤压铸造成型（2）间接冲头挤压间接冲头挤压铸造和超低速压铸工艺类似，冲头施加的高压通过内浇道中的金属液传递到铸件上。间接挤压铸造工艺中，由于铸件是在已合型闭锁的型腔中成形，不必精确定量金属液，因而铸件尺寸精度高。但冲头不直接而是部分地加压于铸件上，加压效果较差。此外，间接挤压工艺采用了浇注系统，因此金属液利用率较低。此工艺适合于产量大，形状较为复杂或小型零件的生产，也可用于生产等截面型材。挤压铸造成型（2）间接冲头挤压（a）冲头挤压（b）压头挤压挤压铸造成型（3）冲头-柱塞挤压铸造冲头-柱塞挤压铸造是一种特殊的挤压铸造形式，该工艺的特点是：加压冲头带有凹窝，在合型加压时，大部分金属液不发生位移，少部分金属液直接充填到冲头的凹窝中，并在冲头端面和凹窝内表面的压力下凝固。这种铸件受凹窝冲头直接的挤压力，加压效果也较好。但上部的冷却条件与柱塞挤压和冲头挤压均有不同。冲头下压时，为避免破坏已形成的结晶硬壳而造成新的表面缺陷，在设计中要使冲头的外周在挤压时原则上不能降到自由浇注液面以下，这样就限制了充填凹窝的金属液的数量。挤压铸造成型（3）冲头-柱塞挤压铸造（a)法兰盘形零件（b）通孔法兰盘零件挤压铸造成型（4）局部加压凝固对于大型铸件，采用间接挤压铸造工艺时，施加的压力对远离冲头的部位很难起到压力补缩作用，因此，对这些部位实行局部加压的方法，以期达到减少该部位缩孔、缩松的目的。挤压铸造成型工艺流程：金属熔化、模具准备浇注合模施压卸模顶出制件挤压铸造成型7.3.2挤压铸造合金的组织与性能1．挤压铸造的合金组织Al-Si系合金在高机械压力下结晶时，会发生共晶点向富硅、高温方向移动，并扩大相区。再加上压力的机械作用和加速冷却的作用，因而与普通铸造相比，挤压铸件的铸态组织将发生如下变化：（1）对亚共晶和共晶型合金，增加α树枝晶的比例，相应减少α+Si共晶体数量；对过共晶型合金，增加α+Si共晶体数量，而相应减少初晶硅的比例。（2）使α树枝晶或共晶组织细化。挤压铸造成型1．挤压铸造的合金组织（3）增加硅在共晶体中的数量，使其中硅质点细化并局部球化，对过共晶合金还能使初晶硅细化并提高其分布的均匀性，因而挤压铸造下的压力结晶可起到与钠、磷等变质处理相类似的效果。值得注意的是，在金属液凝固过程中施加挤压压力，会使枝晶间的浓缩金属液强行挤出，在最后凝固的部位形成异常偏析。A356铝合金的微观组织比较挤压铸造成型2.挤压铸造合金的力学性能所有上述组织的变化，均能改善合金的力学性能，尤其是明显地提高其塑性。但Al-Si系合金挤压铸件强度的增加不是很明显。各种合金挤压铸造时的力学性能挤压铸造成型7.3.3挤压铸造工艺1.比压比压是挤压铸造中最重要的工艺参数。比压是指对铸型中液态金属单位面积上所施加的平均挤压力。铸件在这种挤压力的作用下结晶，有利于消除缩孔、缩松和气孔等铸造缺陷，获得较好的内部组织和较高的力学性能。比压低时，铸件内部缺陷不能完全消除，只有达到某一临界压力，才能获得完好铸件。压力过高则会影响模具寿命，浪费能源。挤压铸造成型1.比压比压的大小与合金种类、挤压方式、铸件形状和大小等有关。挤压铸造非铁合金铸件的比压小于黑色合金铸件；直接冲头挤压的比压小于间接冲头挤压；形状简单的铸件比压小于形状复杂和薄壁铸件。拫据生产经验，采用柱塞挤压或间接冲头挤压的非铁合金铸件的比压可选用60~100MPa；直接冲头挤压的比压可选用25~50MPa。黑色金属铸件的比压约比有色金属铸件大两倍。挤压铸造成型2.加压开始时间金属液浇入铸型（直接挤压)或压室（间接挤压)至冲头开始加压的时间间隔称为加压开始时间。对于小件、薄件或复杂件，此值应尽量小些为好。生产中一般掌握在15s以内。对于直接挤压法生产的简单实心件或厚大件，金属液冷却到液相线以下加压，有利于获得最佳力学性能。在此情况下宜适当延时，通常停留10~20s，再开始加压。挤压铸造成型3.加压与充型速度金属液充型时挤压冲头的运动速度称为加压速度。充型速度是指金属液在低铸造压力(或压铸压头）的作用下，进入并充满型腔时的流动速度。在铸型已确定的情况下，冲头的加压速度决定了金属液的充型速度。挤压铸造成型4.保压时间保压时间是指从开始加压到铸件完全凝固的时间。保压时间的确定，通常取决于合金种类、铸件的尺寸大小、断面厚度以及铸型传热条件。保压时间过短，在铸件心部尚未完全凝固时就卸压，会使心部得不到压力补缩，而出现缩松、缩孔等缺陷；保压时间过长，会使起模困难，降低模具使用寿命。挤压铸造成型5.浇注温度挤压铸造所采用的浇注温度比同种合金的砂型铸造、金属型铸造略低一些。一般控制在合金液相线以上50~100℃。对形状简单的厚壁实心铸件可取温度下限；对形状复杂或薄壁铸件应取上限。。挤压铸造成型6.温度模具温度过高或过低都会直接影响铸件质量和模具寿命。模具温度过低，铸件质量难以得到保证，易产生冷隔和表面裂纹等缺陷。模具温度过高，容易发生黏模，降低模具寿命，还会使铸件脱模困难。挤压铸造成型7.铸型涂料为了防止铸件黏焊铸型，使铸件能顺利地从型腔中取出，以降低铸件表面粗糙度，提高铸型的寿命，减缓金属液在加压前的结壳速度，以利于金属液在压力下充型，在挤压铸型的表面一般都必须喷涂涂料。在挤压铸造中不能采用涂料层来控制铸件的凝固，因为施加在金属液上的高压将使涂料层剥落，引起铸件产生夹杂缺陷，为此，采用50μm左右的薄层涂料。。7.3.4铸型设计挤压铸造成型7.3.4铸型设计挤压铸造铸型的主要作用是：使金属液成形，对正在结晶的金属直接施加机械压力，进行铸件的热交换。因此，挤压铸造铸型在功能上有别于其他铸造方法的铸型，如金属型的主要作用是成形与散热，但无加压作用，而压铸型主要是承受金属液压射的流体动压力；但挤压铸型主要承受的是金属液的静压力。设计时要充分考虑到挤压铸造低速充型和高机械压力补缩这两个特点。挤压铸造成型7.3.4铸型设计挤压铸型设计在许多方面与压铸型类似，因此可参考压铸型设计。但设计挤压铸型时应注意以下几点：(1)充分发挥挤压铸造的压力传递的特点，获得高致密度的铸件。(2)加压位置的选择。(3)浇口及浇道设计。(4)排气设计。挤压铸造成型7.3.5挤压铸造技术新发展1.半固态挤压铸造半固态挤压铸造是将制备好的具有特殊流变性的半固态金属浆料定量注入敞开的模具型腔内，随后借助于冲头的压力作用，使其强制充型、凝固、补缩并产生少量塑性变形，从而获得所需的零件或毛坯。由于挤压铸造产品的优质特性，半固态挤压铸造受到产业界的关注。挤压铸造成型2.金属基复合材枓挤压铸造金属基复合材料是以金属为基体，添加诸如高性能纤维、晶须颗粒等增强材料而成的复合材料。但是由于增强材料与基体材料的润湿性差而难于用一般方法复合，这样挤压铸造就成为金属基复合材料成形的最佳方法之一。目前已成功用于生产汽车铝活塞、连杆、喷气发动机叶轮、飞机发动机扇形叶片等。美国已把挤压铸造的复合材料应用于航空工业和兵器中。挤压铸造成型3.在挤压铸造工艺中应用人工神经网络挤压铸造工艺参数的确定主要靠经验，而且这些参数很难确定，人工神经网络是一个比较新的学科，在非线性系统、错误诊断、预测、自适应控制等方面已取得了很大成功。但我国才刚刚起步，应加强对人工神经网络预测挤压铸造工艺参数的研究。挤压铸造成型详细内容:上海喆瑞铸造科技有限公司专业生产各类汽车零部件的模具，产品工艺要求高。喆瑞在高压铸造模具，挤压铸造模具方面是行家，我司为奥迪，大众，东风，通用，丰田等知名汽车品牌成功开发了很多汽车配件的模具和产品。应用实例：THANKYOU