挤压压铸模锻工艺与装备技术及应用简介

李刚

　　1.挤压压铸模锻工艺原理
　　挤压压铸模锻又叫“液态模锻压铸”或“压铸模锻”)，该技术体现了“普通压铸(铸造)充型+锻压补缩”的工艺过程，挤压压铸模锻装备本质上是一种连铸连锻设备，是一种连铸连锻成形的工艺装备。简单地说，其充型工步可由现有压铸机(低压铸造机)的压射充型装置完成，其锻压补缩工步则由主缸动力(锻压缸)完成。通过主缸动力(锻压缸)对零件全投影面或主投影面施以锻压力进行凝固补缩，满足厚大零件的补缩工艺要求。
0 v& ^3 r: R) s- j& H9 m2 {; L* w　　2.挤压压铸模锻工艺的特点
" z! k, v8 }: Z( Z" {3 U9 G9 U　　锻压比压(或锻压补缩比压)是挤压压铸模锻特有的主导工艺参数，它是指铸坯充型之后在凝固阶段由外力直接作用于铸坯的绝对压强，这个压强一直维持到铸坯凝固为止。锻压比压是指作用于凝固过程中的直接压强(压射比压是指注射充型过程中的压强，它是一种液态的“间接的”压强，充型结束后便失效为零)。
　　挤压压铸模锻一定要有模具成形面参与锻压补缩；
　　挤压压铸模锻工艺最终以“锻”为特征手段，能全面消除铸造产生的收缩性和表面性缺陷，如铝合金，表面光洁度可高达7-8级(Ra1.6-0.8)。铸坯内部为破碎晶粒，锻态组织；
1 q" J3 _2 Z+ |" b2 E　　锻压补缩的极限是“锻”，在装备上一定有锻压的主体装置(锻压头)、主体参数和主体功能。
　　3.挤压压铸模锻工艺应用范围
! K+ l; w; h; p* ~$ d5 w3 F　　挤压压铸模锻技术的发明，极大地拓展了传统铸造工艺与装备可应用的范围，一方面，只要能将金属熔化，所有的常规金属材料(如ZL203、ZL301、LY12、6061、6063、不锈钢、黑色金属等)我们都可应用挤压压铸模锻工艺生产；另一方面，包括带砂型芯充型的传统“翻砂”铸造工艺，低压(差压)铸造都可应用到广义的压铸工艺上来，极大地提高了劳动生产率和工艺可靠性。
　　一台挤压压铸模锻机在设计上兼容了普通压铸、低压(差压)铸造、液态模锻、连铸连锻和半固态加工工艺。
　　设备若以差压铸造工艺1.4 MPa的低压充型，所生产零件的投影面积是原来的80-100倍，即是现有设备的工作台能安装的模具有多大，就能充型多大尺寸的零件；一台同时具有8000KN锁模力和8000KN锻压补缩力的挤压压铸模锻机，基本可以满足挤压压铸模锻小轿车铝合金轮毂这种具有一定特殊性大规格零件的挤压压铸模锻工艺要求。
, t4 q* m2 C; n! A8 X# q　　而汽车内燃机活塞、连杆、小汽车空调压缩机壳体或小型发动机缸体缸盖等零件，用2500KN以下模锻力的挤压压铸模锻机生产已游刃有余，
　　挤压压铸模锻机的生产节拍与普通压铸机一样，一般小型挤压压铸模锻机，其生产效率可超过30-40万件/年。
  t4 i! A8 i9 l1 X　　挤压压铸模锻工艺，可生产结构最复杂的液态模锻(熔汤锻造)件，毛坯表面粗糙度和精度都比普通压铸工艺更高一级。它也可以生产各种结构复杂变形铝合金件，有效消除了这类材料以往只能用锻压工艺生产限制。
$ v2 E* \' k! w1 M( m6 H0 d1 O' O( ^　　4.高强度高硬度铝合金杯状壳型零件采用挤压压铸模锻工艺的可行性和效益
　　高强度高硬度铝合金杯状壳型(厚壁)零件的精确挤压压铸模锻加工分析如下：
　　采用精密锻造加工，一定程度提高了材料利用率，但毛坯精度差，生产工序多，机械加工余量仍很大，生产效率不高，成本也很高。
& a% B0 \) f+ C5 M- _　　采用传统压铸方法，由于高强度铸造铝合金及变形铝合金流动性差，厚壁铸件的高速高压充型，必然产生严重的铸造缺陷，完全不能满足产品性能要求。
8 {/ ]; }2 F: B2 k( e　　5.结语
1 E# O) d' T1 d5 \" {　　挤压压铸模锻工艺本质上是一种连铸连锻工艺，属于机械基础“终极成形”工艺的一种表达形式。
　　采用这种工艺生产的毛坯，铸锻成形工艺流程短，尺寸精度高，只需要进行极小余量的精加工；毛坯表面光洁，几乎“复制”了模具的表面粗糙度，具有机加工手段的光泽。最重要的是设备主动力缸(锻压缸)对铸件凝固过程的锻压补缩，只要锻压补缩参数选择恰当，理论上能完全消除毛坯厚大部分的缺陷，避免了
　　机加工工作量的浪费，实现低成本，高效率。【MechNet】
( Z4 {4 y! l" t. X; p: j文章关键词： 挤压压铸模