挤压铸造原理及缺陷分析.docx

挤压铸造原理及缺陷分析挤压铸造技术与传统金属型重力铸造相比区别较大对于某些铸件的生产有独特优势然而实际生产中出现的一些铸造缺陷成因也有所不同于传统铸造本文试图从原理和生产实际出发分析挤压铸造的原理和流程参数及其铸造常见缺陷利用技术上的经验和实践提出改善方法已达到推进该项铸造技术的推广减少损失。挤压铸造原理及特点1.1.基本原理挤压铸造又可称为液态模锻是将金属或合金升温至熔融态不加处理注入到敞口模具中立即闭合模具让液态金属充分流动以充填模具初步到达制件外部形状随后施以高压使温度下降已凝固的外部金属产生塑性变形而内部的未凝固金属承受等静压同步发生高压凝固最后获得制件或毛坯的方法。由于高压凝固和塑性变形同时存在制件无缩孔、缩松等缺陷组织细密力学性能高于铸造方法接近或相当锻造方法；无需冒口补缩和最后清理因而液态金属或合金利用率高工序简化为一具备潜在应用前景的新型金属加工工艺。1.2.挤压铸造的特点挤压铸造的工艺对铸造设备有特殊的要求并且目前只对部分铸件有较好的效果。首先挤压铸造设备需要提供低速但流量较大的液态金属填充能力速度约为0.5~3m/s流量可达1~5kg/s这样熔融态金属才能平稳地将铸型内气体排出并填充铸型随后铸型填满的瞬间（50ms~150ms）应能将铸型内铸造比压提升到60~100MPa这样合金便能在高压下凝固成型。由于前述的低速大流量且挤压铸造内浇道有冒口补缩的作用内浇道口径较大且位于铸件最肥厚的部位。由于上述特点挤压铸造适合厚壁铸件（10~50mm）但铸件尺寸不宜太大（小于200mm）。与压铸相同挤压铸造只可使用脱模剂不适用保温涂料故而金属凝固速度极快达到300~400摄氏度/s与金属型重力铸造冷却速度相比达到了其3~5倍伸长率高于其他铸造方法约2~3倍。挤压铸造的生产工艺流程以直径190系列的铝活塞为例介绍挤压铸造的工艺流程挤压铸造借鉴于压力铸造和模锻工艺其大体工艺流程为把液态金属直接浇入金属模内。然后在一定时间内以一定的压力作用于熔融的金属液体使之成形。并在此压力下结晶和塑性流动。从而获得铸件。在315t的液压机上生产铝活塞的具体流程是：首先将铝加热到700~720摄氏度形成铝液倒入凹模中进行扒渣得到相对纯净的铝液液压机上缸下行上压头对铝液加压主缸的峰值加压压力达到280t上压力加压至最大表压力22MPa起到上压头起模止维持保压时间在350秒保压结束后开模用底缸将铸件顶出即可。整体上可分为四个步骤模具准备浇注合模加压开模出件。具体的铸造过程注意的参数如下：顶缸上升速度和金属流速；对铸造机而言顶缸上升速度应该是丰富可调的而金属流速须由铸件壁厚和尺寸决定以不产生湍流平稳填充铸型为原则铸件的壁厚越大尺寸越小则流速较小壁厚越小尺寸越大则流速较大。挤压机顶缸上升顶力和瞬间及时增压速度；当前我国普遍装备的油顶机顶缸顶力足够满足挤压铸造的需求。瞬间及时增压速度是比较重要的参数在合金液刚刚充满铸型之初铸造比压极小在50ms~150ms内下顶缸顶力上升到额定顶力以保证高比压下合金液凝固成型。挤压铸造缺陷分析以铝活塞为例介绍常见的挤压铸造的缺陷分析和解决措施。3.1.气孔气孔的出现一般是由于最初的铝液中气体含量较高或者浇注过程当中侵入了气体因此气孔可分为析出性气孔和侵入性气孔。具体的应对措施由其形成原因入手。析出性气孔的减少主要需要对铝液的精炼处理进行强化得到含气量低的铝液。侵入性气孔则涉及更多的流程首先熔融态合金注入模具的速度要平稳不超过0.08m/s避免产生涡流卷入气体并且充分排出铸模中的气体速度太低也可能造成金属凝固而没有充满铸模这需要由上压头加压速度来控制一般厚壁铸件需控制住0.03~0.06m/s而壁薄的铸件则速度稍高控制在0.05~0.08m/s。3.2.缩松和缩孔缩松和缩孔会伴随着气孔产生通常会出现在活塞最后凝固的区域上压头下行至型腔封闭时铝液存在向上的反向流动而挤压铸造不能设置冒口补缩故只能将未凝固的铝液挤入活塞销座和头部热节处实现补缩这有赖于上压头的压力对铸件进行压缩而压力不足会导致补缩效果不明显活塞稍座和头部可能出现缩孔和缩松。对于该问题首先是对上压头的压力进行合理选取依据合金类型和铸件外形因素设置压力。上压头的最低压力值需在80MPa以上而最高不宜超过120MPa在该范围以内逐步提高压力值以减少缩松和缩孔其次一定的保压时间也是消除缩松和缩孔所需条件持续的保压中确保金属能够全部冷却凝固不发生卸压后仍有液态金属继续凝固产生缩孔缩松同时过长的保压时间会导致模具温度升高且脱模困难不利于模具的寿命经过验证保压时间在150s~350s内铸件质量较好该时间由铸件最大壁厚来大致估计。3.3.氧化夹杂挤压铸造中不设置浇冒口也很少设置集渣包排渣系统不足但铝液在熔炼和浇注中不断产生氧化夹杂在形成铸件后氧化夹杂融入其中导致外圆氧化夹杂的