高强度变形铝合金毛坯的连铸连锻生产

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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。
1、铸造铝合金与变形铝合金的基本情况与性能对比
# u0 p9 `( o1 D1.1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。
4 w1 C% [6 |6 m" n. V( b& b8 w1.2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。
1 \: U- S" I( V$ \8 R% x! j! I3 E* [1.3两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：
, O; l/ r+ U  f* }" W+ c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。
2、连铸连锻技术简介
8 y; P3 V9 z6 Q9 s( A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。
: B6 z% ]9 i9 @( J4 K" u+ K2.1连铸连锻设备，按设备的摆放方式，可分为卧式和立式，按铸造给汤方式，则分为冷室式和热室式。连铸连锻工艺，按设备安装的锻压动力缸数，可分为单向连铸连锻和多向连铸连锻两大类。
2.2两种典型的连铸连锻工艺与装备：一种是由苏联人发明的，用液压机完成的“液态金属模锻”(或称“熔汤锻造”)，而另一种则是运用我国发明专利技术实现的“压力铸造模锻”(或称“挤压压铸模锻”——简称“压铸模锻”)。
2.2.1“液态金属模锻”工艺与装备技术
对于“液态金属模锻”工艺，尽管我们未能清晰看到其明显的“铸”-“锻”分开的过程，但用液压机完成的这种工艺，其本质仍可归类为连铸连锻工艺的一种。它也是单向连铸连锻工艺的一种。
0 S4 h9 l+ _5 T. {用液压机完成的“液态金属模锻”工艺，可生产一些结构不很复杂，并且对毛坯轴向尺寸精度要求不高的毛坯。
! d$ y" c8 `+ Z! g  @  T  |* ?由于液压机是一种通用的万能设备，即使是用双活动横梁液压机，它仍只有三个动力头，所以，它是很难完成需多个动力头并且是要连续的复合的运动才能表态的连铸连锻工艺。再加上它没有充型机构，复杂的毛坯根本生产不出来。
/ P% {" u! ]+ f, M2 a在生产实践中，用这种设备完成的工艺，生产效率很低，工业经济性并不好。由于工艺手段的不足，工人要近距离手工操作和接触高温模具与毛坯，不但劳动强度大，也极不符合现代工业的安全与文明生产要求。工艺手段的不足，也造成这种生产工艺太依赖操作者的技能，使工艺的重复性与可靠性低，它已不能适应工业生产的进步要求了。
- d' s2 ~+ M; T; Q: i2.2.2先进的“压力铸造模锻”工艺与装备技术
“压力铸造模锻”工艺与装备技术简称“压铸模锻”技术。这里面的“压铸”，并不是我们狭义理解的“高压压铸”，它反而是一种广义的概念，即包括了高压压铸、低压铸造、重力铸造、真空吸铸等所有铸造充型的工艺概念。
4 ]1 E# z: F9 |( B! i所以“压铸模锻”技术，就是一种不论用什么样的铸造充型方式，但最终以“模锻”为终极特怔的连铸连锻工艺。连铸连锻工艺因而也被称为一种“原理性工艺”。
现时用得最普遍的设备，是卧式冷室(热室)压铸模锻机。它的外形与传统压铸机相近，可以配套使用传统的给烫、喷淋冷却与取件机械手。已可生产最大锻压力为30000KN以上的“压铸模锻”设备，可生产包括大型卡车的锻压轮毂、汽车发动机锻压缸体在内的毛坯件。也可生产镁合金与黑色金属的连铸连锻毛坯。由于其生产节拍与普通压铸机基本一样，车间生产的工艺成本几乎与压铸工艺一样。
3、变形铝合金的连铸连锻生产
3.1变形铝合金与普通铸造铝合金连铸连锻生产的异同
3.2充型工艺参数不同。
& Z2 W+ e0 f/ ^) m3.3模具内在结构的不同点。
6 J" H0 M" M' F) E3.4综合考虑解决变形铝合金的流动性不足问题。
3.5重视对毛坯的结构工艺性分析。
6 \; h: O8 O' S% v% c; S3.6余料去除问题。 4、结语
5 V6 v( V  v( H% b变形铝合金的连铸连锻生产是一个新生事物，它适应了现代工业品向轻形化高强度方向的发展要求，具有良好的应用前景。变形铝合金的连铸连锻生产与普通铸造铝合金的连铸连锻生产差异并不算大，技术难度在可操作控制当中。熟练掌握普通铸造铝合金连铸连锻工艺，是生产复杂结构变形铝合金毛坯的连铸连锻件的基础。而“挤压压铸模锻机”，是变形铝合金连铸连锻最有工业经济性的工艺与装备。
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