材料加工鑄造技術(shù)

1、材料加工技術(shù) 擠壓鑄造技術(shù)的最新發(fā)展學(xué)院名稱： 材料科學(xué)與工程學(xué)院 專業(yè)班級： 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 焦雷 2014 年 6 月摘 要 從產(chǎn)業(yè)規(guī)模、工藝技術(shù)、材料應(yīng)用和工裝設(shè)備等方面闡述了國內(nèi)外擠壓鑄造的發(fā)展概況。國內(nèi)目前有100 多臺擠壓鑄造設(shè)備在運行。產(chǎn)品主要有汽車、摩托車、自行車受力件, 耐壓、氣密性零件, 耐磨件及其他零部件。圍繞提高產(chǎn)品的質(zhì)量和擴展擠壓鑄造的應(yīng)用范圍, 擠壓鑄造工藝技術(shù)獲得穩(wěn)定發(fā)展。將直接擠壓和間接擠壓結(jié)合起來, 靠間接擠壓形成毛坯, 靠直接擠壓壓實鑄件的雙重擠壓鑄造技術(shù), 是較為突出的創(chuàng)新點。隨著實時控制系統(tǒng)的開發(fā)成功, 使傳統(tǒng)的臥式壓鑄機也可以實現(xiàn)擠壓

2、鑄造生產(chǎn), 半固態(tài)鑄造技術(shù)日趨產(chǎn)業(yè)化, 使一些適應(yīng)半固態(tài)擠壓鑄造的設(shè)備相應(yīng)發(fā)展起來。我國擠壓鑄造與日美等國的主要差距是設(shè)備, 開發(fā)和生產(chǎn)自己的擠壓鑄造機系列是發(fā)展我國擠壓鑄造產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵所在。關(guān)鍵詞 擠壓鑄造; 設(shè)備; 鋁合金; 鎂合金1 產(chǎn)業(yè)規(guī)模的發(fā)展?fàn)顩r擠壓鑄造工藝是1937 年由前蘇聯(lián)發(fā)明的, 20 世紀(jì)50和60年代, 先后傳入我國和世界各國。20 世紀(jì)80年代, 日本宇部公司開發(fā)成功HVSC 和VSC 系列擠壓鑄造機, 使擠壓鑄造工藝在日本及歐美得到迅速的發(fā)展。截至目前, 日本宇部公司已銷售擠壓鑄造機307臺, 設(shè)備最大合模力達(dá)35 000 kN。日本豐田公司的輪轂生產(chǎn)廠擁有14 臺V

3、SC15002VSC1800 擠壓鑄造設(shè)備, 已形成年產(chǎn)400 萬只高檔汽車鋁輪和120 萬只復(fù)合材料活塞的生產(chǎn)能力, 并已在23 種車輛上得到使用 1 3 。此外, 日本的日產(chǎn)汽車、馬自達(dá)、Art、U2mold 和Tosei 等公司及美國SPX、Amcast 等公司也擁有擠壓鑄造生產(chǎn)廠或車間 4 。在我國, 擠壓鑄造是從20 世紀(jì)60 年代開始發(fā)展的。20 世紀(jì)90 年代, 隨摩托車行業(yè)大發(fā)展, 出現(xiàn)一次大飛躍, 僅鋁輪轂就形成了年產(chǎn)300 萬只的能力。但由于市場、利潤和當(dāng)時技術(shù)、品質(zhì)等原因,擠壓鑄造的生產(chǎn)規(guī)模又很快下來了。近10 年來, 我國擠壓鑄造業(yè)穩(wěn)步發(fā)展。當(dāng)前, 國內(nèi)有100 多臺擠

4、壓鑄造設(shè)備在運行。國內(nèi)外主要產(chǎn)品見表1 5, 6 。筆者自60 年代開始研究擠壓鑄造工藝, 到目前為止與其同事開發(fā)并批量生產(chǎn)的產(chǎn)品, 已有80 多個品種,200 多種規(guī)格, 圖1 為其中部分?jǐn)D壓鑄件照片。目前, 國內(nèi)外采用擠壓鑄造生產(chǎn)的大型受力零件有質(zhì)量為25 50 kg 的坦克鋁合金負(fù)重輪, 外廓尺寸為1 200 mm400 mm 300 mm 的汽車底盤鋁橫梁, 以及大型載重汽車鋁輪轂等。2 擠壓鑄造工藝技術(shù)的發(fā)展近年來, 擠壓鑄造工藝技術(shù)的發(fā)展, 仍離不開提高產(chǎn)品質(zhì)量和擴展擠壓鑄造的應(yīng)用范圍這一主題, 較為突出的創(chuàng)新點有如下幾個方面。2. 1 雙重擠壓鑄造工藝的發(fā)展雙重擠壓鑄造是繼 直接

5、擠壓和間接擠壓之后,一種正在發(fā)展的擠壓鑄造新工藝, 它實際上是將 直接擠壓和間接擠壓兩種形式結(jié)合起來, 靠間接擠壓法成形毛坯, 用直接擠壓法( 閉式模鍛) 壓實鑄件, 以達(dá)到其組織致密、形狀尺寸精確、表面光潔度好的目的, 由于其兼有直接擠壓和間接擠壓的優(yōu)點, 近年發(fā)展很快。圖2 為一種杯形件的雙重擠壓鑄造示意圖, 它是靠下擠壓沖頭5 將澆入料缸4 中的液態(tài)金屬推入已預(yù)閉合鎖模的上模2、中模3 和預(yù)留有一定壓下量(h) 的上擠壓沖頭1 組成的型腔中, 并繼續(xù)保壓( 此稱為第一次擠壓) ,然后,上擠壓頭1 再下行施以高壓, 即對凝固中的鑄件實施第二次擠壓(鍛壓) 直至將鑄件壓實并完全凝固。此種工藝

6、, 目前有多種名稱, 如連鑄連鍛, 鑄鍛雙控成形和二次補壓等, 其定義的范圍也有所區(qū)別, 這里將其統(tǒng)稱為雙重擠壓鑄造 7 10 。圖2 一種杯形件的雙重擠壓鑄造示意圖) 圖3 局部補壓方式生產(chǎn)汽車鋁輪轂的工藝過程示意圖1. 上擠壓沖頭 2. 上模 3. 中模( 陰模 1. 上模 2. 上擠壓桿 3. 側(cè)?；瑝K 4. 下模 5. 下擠壓頭 4. 料缸( 壓室) 5. 下擠壓沖頭 6. 料缸雙重擠壓鑄造已發(fā)展有多種工藝形式, 如局部補壓、帶供料系統(tǒng)的雙重擠壓及鎂合金雙重擠壓等。圖3為局部補壓方式生產(chǎn)汽車鋁輪轂的工藝過程示意圖11。其第二次擠壓主要實施在其輪轂中心的厚大部位。使用此項技術(shù)的, 還有A

7、356 鋁儲氣罐體件12 、美國SPX 公司的鋁泵體件 4 和筆者研制的空壓機高硅鋁缸體件等。圖4 為低壓鑄造方式充型的雙重擠壓( 連鑄連鍛) 原理圖8 。圖5 為一種摩托車發(fā)動機鎂合金外殼雙重擠壓( 鑄鍛雙控成形) 工藝過程示意圖, 所用材料為AZ91D 鎂合金。為滿足上述工藝要求, 廠方專門設(shè)計制造了鑄鍛雙控成形機 9 。必須指出, 為實施雙重擠壓, 其模具須設(shè)計成具備可預(yù)合模、鎖模、并可實施兩次擠壓的功能, 其擠壓鑄造設(shè)備須是有3 個獨立操控的油缸的液壓機, 以便可實現(xiàn)預(yù)合模并鎖模、第一次擠壓和第二次擠壓動作。此液壓機必須用電腦( PLC) 控制, 可精確掌握澆注至第一次擠壓、第二次擠壓

8、的時間間隔。雙重擠壓是擠壓鑄造形式的一種新發(fā)展, 它為復(fù)雜高質(zhì)量的或鑄造性能差的變形合金的鑄件生產(chǎn), 提供了一種有潛力的工藝形式。 圖4 低壓鑄造方式充型的雙重擠壓原理圖 圖5 鎂殼體雙重擠壓( 鑄鍛雙控成形) 工藝過程示意圖1. 上壓頭 2. 凹模 3. 鑄件 4. 模板 5. 壓套 6. 下壓頭 7. 輸液管 8. 低壓鑄造爐 9. 合金液2. 2 擠壓鑄件的熱處理技術(shù)一般情況下, 只要工藝、工裝設(shè)置合理, 擠壓鑄件是可以進(jìn)行固溶處理的, 但在實際生產(chǎn)中, 尤其是間接擠壓鑄件, 在固溶處理時往往會出現(xiàn)起泡缺陷, 使熱處理無法進(jìn)行。20世紀(jì)90年代后期我國擠壓鑄造摩托車鋁輪產(chǎn)量急劇下滑, 其

9、重要原因之一是當(dāng)時熱處理技術(shù)尚未過關(guān)。對此國內(nèi)外進(jìn)行了不少研究, 筆者也做了相關(guān)工作 13, 14 。為控制熱處理起泡缺陷, 即盡量減少氣體及夾渣卷入液態(tài)金屬中, 采取的主要措施如下。¹嚴(yán)格控制液態(tài)金屬的充型速度( 澆道速度) , 以01 8 m/ s 以下為宜。對直接擠壓鑄造, 充型速度由擠壓沖頭速度來控制,一般在011 014 m/s之間,間接擠壓鑄造由澆道速度或鑄件最窄處速度來測算,一般控制在015 110 m/ s之間。使用水劑涂料, 禁止用油劑或蠟基涂料, 而且澆注前, 一定要將料缸、型腔中的水氣吹干。»解決好模具的集渣、排氣問題, 對擠壓鑄造模具, 采用模具的配

10、合間隙、排氣槽、集渣包、頂桿等進(jìn)行排氣, 對于形狀復(fù)雜又要求嚴(yán)格的鑄件, 有的還需使用排氣塊、排氣閥, 甚至真空等方法排氣。¼在對模具的進(jìn)料系統(tǒng)及內(nèi)澆道設(shè)計時, 盡量采用自下而上的立式擠壓充型( 進(jìn)料) 系統(tǒng),減少液態(tài)金屬流對型芯和模腔壁的正面沖擊, 使液態(tài)金屬的浮渣和已凝固的硬殼盡量擋在料缸內(nèi), 形成料餅或進(jìn)入渣包中, 并使型腔中氣體能順利排出。圖6為一種典型的擠壓料缸與內(nèi)澆道的設(shè)計圖, 多數(shù)情況下, 自下而上的中心進(jìn)料比側(cè)面的橫向進(jìn)料更有利于排氣并減少氣體的卷入。 圖6 擠壓料缸與內(nèi)澆道設(shè)計圖 圖7 UNRC 半固態(tài)流變擠壓鑄造工藝示意圖1. 分流錐 2. 澆口套 3. 內(nèi)澆道

11、4. 集渣腔 1. 澆勺 2. 儲液器 3. 陶瓷蓋 4. 空氣5. 液態(tài)金屬 6. 擠壓頭 7. 料缸 5. 感應(yīng)圈 6. 擠壓料缸2. 3 半固態(tài)擠壓鑄造技術(shù)半固態(tài)加工是當(dāng)前快速發(fā)展的一項新技術(shù), 由于擠壓鑄造產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)特性, 使半固態(tài)擠壓鑄造( 或稱半固態(tài)鍛造) 受到產(chǎn)業(yè)界的關(guān)注, 近年也有一定的發(fā)展 15, 16 。日本宇部公司開發(fā)的UNRC 半固態(tài)流變鑄造新工藝, 與該公司生產(chǎn)的VSC、HVSC 擠壓鑄造機相結(jié)合,即形成一整條半固態(tài)擠壓鑄造生產(chǎn)線, 其工藝流程見圖7。此種工藝可適合于生產(chǎn)鑄造鋁合金、變形鋁合金和鎂合金鑄件, 其力學(xué)性能略高于擠壓鑄件, 而且生產(chǎn)成本還低于擠壓鑄造( 見

12、圖8) , 是一種低成本的半固態(tài)工藝 3, 17, 18 。圖8 UNRC 工藝與擠壓鑄造、觸變鑄造生產(chǎn)成本的比較 圖9 日本東芝半固態(tài)擠壓鑄造機經(jīng)改裝的料缸示意圖 ( 產(chǎn)品: 質(zhì)量為11 5 kg 的鋁合金萬向節(jié)) 1. 料缸外套 2. 料缸內(nèi)套 3. 冷卻水 4. 擠壓頭 5. 鋁液 6. 惰性氣體入口 7. 感應(yīng)圈 8. 縫隙DXHV 和DXV 型擠壓鑄造機基礎(chǔ)上, 將其擠壓料缸( Shot Sleeve) 增加冷卻控溫系統(tǒng)( 見圖9) , 使由電磁泵經(jīng)管道輸入的液態(tài)金屬在此擠壓料缸中經(jīng)冷卻控溫, 成半固態(tài)后由沖頭擠壓充型并在壓力下凝固。此設(shè)備是在不增加其他裝置的條件下, 實現(xiàn)了半固態(tài)擠

13、壓鑄造的全過程生產(chǎn)。用此工藝開發(fā)的A356、A357 合金汽車零件性能良好, 并已在尼桑(Nissan) 汽車上使用 19 。一般情況下, 用各種方法制備的半固態(tài)漿料( 坯料) , 都是可以用擠壓鑄造工藝成形零件的。目前, 國內(nèi)外研究開發(fā)的半固態(tài)擠壓鑄造鋁合金的產(chǎn)品有A356鋁輪轂、A357 汽車轉(zhuǎn)向節(jié)、ZL117 高硅鋁活塞、Y112 汽車中間軸螺塞以及空氣壓縮機鋁活塞、斜盤、連桿等 20, 21 。2. 4 計算機技術(shù)的應(yīng)用計算機技術(shù)在擠壓鑄造工藝中的應(yīng)用開發(fā), 主要在以下兩方面。一是進(jìn)行擠壓鑄造過程的數(shù)據(jù)模擬( CAE) , 實現(xiàn)擠壓鑄造工藝參數(shù)及模具設(shè)計的優(yōu)選。文獻(xiàn) 22 24中, 分

14、別介紹了用MAGMAsoft, Angcasting 和Jscast鑄造軟件對摩托車鎂合金輪轂、鋁合金支架和汽車空調(diào)鋁合金缸體進(jìn)行鑄造過程的數(shù)據(jù)模擬, 給出鑄件充型和凝固過程的任何時刻的溫度場、速度場、壓力場和凝固順序分布圖等, 由此可分析判斷實際鑄造過程中出現(xiàn)縮松、縮孔、裂紋及卷氣的可能性, 對工藝參數(shù)、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化。事實上, 使用CAE 技術(shù)后, 可大大減少工藝試驗的次數(shù), 節(jié)省了時間和資金的投入, 提高了產(chǎn)品質(zhì)量。二是建立擠壓鑄造模具設(shè)計的專家系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)件圖庫以實現(xiàn)模具的虛擬設(shè)計及智能化設(shè)計, 文獻(xiàn) 2527 分別介紹了在擠壓鑄造模具設(shè)計中, 由于上述技術(shù)的應(yīng)用, 明顯地提高了設(shè)

15、計效率, 降低了設(shè)計成本。三 擠壓鑄造新材料應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展基于擠壓鑄造可成形厚壁復(fù)雜鑄件, 內(nèi)部組織致密, 且又能進(jìn)行固溶熱處理, 因而當(dāng)前此工藝已發(fā)展成為一種高檔鑄件, 如耐磨、耐壓、高強韌鑄件等的重要生產(chǎn)手段。一些新材料, 如高硅鋁合金, 高強韌鋁, 鎂、鋅基合金及其復(fù)合材料等, 也越來越多的被用于生產(chǎn) 28之中。3. 1 高硅鋁合金擠壓鑄造由于壓力下結(jié)晶有利于初晶硅細(xì)化, 可消除縮松氣孔缺陷并可固溶熱處理, 因而擠壓鑄造不失為高硅鋁合金成形的一種較理想的先進(jìn)工藝。圖10 是用日本東芝DHXV350 擠壓鑄造機生產(chǎn)的空調(diào)壓縮機缸體鑄件照片, 合金材料為日本ADC14 高硅鋁合金, 目前的生

16、產(chǎn)批量已達(dá)每年數(shù)十萬只 29 。圖10 高硅鋁合金缸體鑄件照片 圖11 半固態(tài)擠壓鑄造的比壓對ZL117 高1. 料餅 2. 內(nèi)澆道 3. 缸體 4. 集渣及排氣系統(tǒng) 硅鋁合金初晶硅等效直徑的影響文獻(xiàn) 30 研究了半固態(tài)流變擠壓鑄造對高硅鋁合金組織和性能的影響, 表明擠壓壓力的升高, 可明顯細(xì)化初晶硅( 見圖11) , 提高材料的力學(xué)性能, 這為高硅鋁合金優(yōu)質(zhì)鑄件的生產(chǎn)提供了一條有效的新途徑。3. 2 鎂合金擠壓鑄造鎂合金鑄件大多用壓鑄工藝生產(chǎn), 但對于有高品質(zhì)和高力學(xué)性能要求的鑄件, 壓鑄就有困難了, 因而鎂合金擠壓鑄造有了快速的發(fā)展。重慶大學(xué)用其專利的擠壓鑄造新技術(shù), 將摩托車鎂輪轂成功地

17、投入了批生產(chǎn) 31 , 其工藝過程見圖12。與傳統(tǒng)擠壓鑄造相比, 新型擠壓鑄造工藝有幾點創(chuàng)新:采取加熱澆管進(jìn)行封閉定量澆注, 將鎂合金熔體與外界隔絕, 解決了鎂合金熔體澆注過程中的氧化和降溫問題;采用低壓充型和高壓凝固分離的模式, 有效地減少了壓室料餅, 提高了工藝收得率; »改傳統(tǒng)的3片2 開型結(jié)構(gòu)為兩片單開型結(jié)構(gòu), 在一次工藝循環(huán)中只需一次開合型就可以實現(xiàn)澆注和取件, 縮短了工藝流程, 將工藝循環(huán)時間從4 5 min 降低到2min左右, 大幅度提高了生產(chǎn)效率。為了減少工藝試驗、模具設(shè)計和生產(chǎn)調(diào)試的工作量, 用MAGMA 軟件對新型擠壓鑄造過程進(jìn)行了模擬和數(shù)值優(yōu)化, 獲得了優(yōu)化的

18、工藝參數(shù)組合, 確定了模具工藝結(jié)構(gòu)。a) 模具清整、合型( b) 低壓充型( c) 高壓凝固( d) 開型取件 a) 試樣的密度 ( b) 試樣的硬度圖12 鎂合金輪轂新型擠壓鑄造工藝示意圖 圖13 不同工藝條件下AZ91D 鎂合金試樣的密度與硬度A. 鎂合金錠; B. 液態(tài)擠壓鑄造成形; C. 半固態(tài)擠壓鑄造成形鎂合金半固態(tài)鑄造, 尤其是半固態(tài)壓鑄成形已成為新的亮點。為此, 日本制鋼所設(shè)計制造了鎂合金觸變成形機 32文獻(xiàn)33 研究比較了雙螺桿機械攪拌法制備半固態(tài)槳料再經(jīng)擠壓鑄造的AZ91D 鎂合金的組織與性能, 與普通擠壓鑄造相比有了明顯的提高( 見圖13) 。3. 3 鋁基復(fù)合材料的研發(fā)與

19、生產(chǎn)由于壓力下凝固有利于液態(tài)金屬對陶瓷增強劑的浸滲與潤濕, 增加其對金屬嵌鑲件表面的界面反應(yīng)及夾緊力, 因而擠壓鑄造也是一種較理想的提供低生產(chǎn)成本的復(fù)合材料鑄件和雙金屬鑄件的重要方法, 在國內(nèi)外已進(jìn)行了大批量的生產(chǎn)。東南大學(xué)用擠壓鑄造壓力浸滲工藝, 研究生產(chǎn)了復(fù)合材料局部增強鋁活塞, 并已在多種型號汽車發(fā)動機上廣泛應(yīng)用 34 。其使用增強劑為氧化鋁短纖維(D型) 和硅酸鋁短纖維( 高鋁型) , 基體鋁合金用ZL108、ZL109。復(fù)合材料與基體鋁合金性能見表2。五二所也在此領(lǐng)域進(jìn)行了多項研究, 在復(fù)合材料活塞和履帶板方面已取得多項研究成果, 并已在擠壓鑄造生產(chǎn)上得到使用 35, 36 。3.

20、4 鋅基合金及鋼鐵材料的研發(fā)高鋁鋅基合金( 如ZA27, ZA43 等) 在壓力下凝固可明顯細(xì)化其合金組織, 克服其嚴(yán)重的縮松和偏析傾向, 因而擠壓鑄造也是此類合金高質(zhì)量鑄件的優(yōu)選生產(chǎn)工藝。表3 分別列出了ZA27合金擠壓鑄件與金屬型鑄件力學(xué)性能與耐磨性的比較, 可見擠壓鑄件有明顯的優(yōu)勢。對ZA43 合金也有類似的研究結(jié)果?？梢灶A(yù)計,擠壓鑄造高鋁鋅基合金在耐磨件、沖壓模具件上將會有工藝。表3 分別列出了ZA27 合金擠壓鑄件與金屬型鑄件力學(xué)性能與耐磨性的比較, 可見擠壓鑄件有明顯的優(yōu)勢。對ZA43 合金也有類似的研究結(jié)果?？梢灶A(yù)計,擠壓鑄造高鋁鋅基合金在耐磨件、沖壓模具件上將會有很好的應(yīng)用前景

21、 37 。鋼鐵材料擠壓鑄造產(chǎn)品的開發(fā)生產(chǎn), 國內(nèi)外雖進(jìn)行了大量工作, 但都因模具壽命問題, 而不能形成大的生產(chǎn)批量, 近年北京交通大學(xué)與企業(yè)合作在模具、涂料、工藝等方面進(jìn)行了研究, 并在煤礦設(shè)備、電氣化鐵路配件上進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā), 已取得一定的進(jìn)展 38 。四 擠壓鑄造設(shè)備的發(fā)展早期的擠壓鑄造多用直接擠壓鑄造形式, 所使用設(shè)備為摩擦壓力機, 后改用通用油壓機和普通型擠壓鑄造機, 到20 世紀(jì)80 年代后隨著下頂式間接擠壓鑄造方式應(yīng)用的增多, 日本宇部公司開發(fā)成功VSC和HVSC系列擠壓鑄造設(shè)備( 見圖14, 圖15) , 使擠壓鑄造機水平有一個大的進(jìn)步, 使國際擠壓鑄造產(chǎn)業(yè)也有一個大的發(fā)展 39

22、。20 世紀(jì)90 年代以后, 擠壓鑄造機呈現(xiàn)多方向發(fā)展的趨勢: ¹隨著計算機控制系統(tǒng)及鋁液自動輸送等技術(shù)的發(fā)展, 出現(xiàn)了更新型的擠壓鑄造機, 東芝公司DXV立式機和DHXV 臥式機,即為其中的代表;隨著實時控制系統(tǒng)的開發(fā)成功, 使傳統(tǒng)的臥式壓鑄機也可以實現(xiàn)擠壓鑄造生產(chǎn),率先開發(fā)此項技術(shù)的是瑞士布勒公司, 其后美國、歐洲等多家公司也都在壓鑄機上實現(xiàn)了擠壓鑄造生產(chǎn) 40 ; »隨著半固態(tài)鑄造技術(shù)日趨產(chǎn)業(yè)化, 一些適應(yīng)半固態(tài)擠壓鑄造的設(shè)備也相應(yīng)發(fā)展起來, 包括上述宇部及東芝設(shè)備等都能適于鋁合金、鎂合金半固態(tài)擠壓鑄造生產(chǎn)。 圖14 日本宇部VSC 立式擠壓鑄造機 圖15 日本宇部H

23、 VSC 臥式擠壓鑄造機4. 1 日本宇部公司VSC、HVSC 擠壓鑄造機系列日本宇部興產(chǎn)株式會社生產(chǎn)的VSC 立式擠壓鑄造機( 立式合模、立式擠壓) 系列, 有合模力為3 15035 000 kN的9 種規(guī)格的設(shè)備。而且8 000 15 000 kN設(shè)備上可設(shè)置2工位機構(gòu)進(jìn)行生產(chǎn), 18 000 kN 機已實現(xiàn)3工位生產(chǎn)。此類機型均為4 柱立式結(jié)構(gòu), 合模力多直接由主油缸活塞實施。HVSC 臥式擠壓鑄造機( 臥式合模, 立式擠壓) 已經(jīng)生產(chǎn)的有合模力為1 400 8 000 kN 的6種規(guī)格產(chǎn)品, 其合模機構(gòu)采用曲肘機構(gòu)。上述兩種機型的最大特點是其立式擠壓系統(tǒng)均采用斜擺動式結(jié)構(gòu), 即擠壓缸處

24、傾斜位置時進(jìn)行澆注, 然后擠壓缸快速擺正上升并實施擠壓( 見圖3) 。VSC 立式機的擠壓速度最大達(dá)80 mm/ s, 可分為3 段調(diào)速。HVSC 臥式機則可在30 1 500 mm/ s 范圍內(nèi)分4 段調(diào)速。兩種機型均配有自動澆注、自動噴涂、自動取料系統(tǒng), 并配有獨立的液壓系統(tǒng), 可實現(xiàn)模具的抽芯、分型、2次補壓及沖料餅等操作。其全過程均由計算機編程, 并進(jìn)行精確控制和重要工藝參數(shù)的顯示, 以確保生產(chǎn)過程全自動進(jìn)行并確保工藝參數(shù)的穩(wěn)定性。此外, 設(shè)備還配有快速模具更換、模具的液壓鎖緊、模具加熱及水冷配套裝置, 因而系統(tǒng)設(shè)置是比較完善的。4. 2 日本東芝公司DXHV 和DXV 擠壓鑄造機系列

25、日本東芝公司株式會社開發(fā)的擠壓鑄造機系列, 也有兩大類型。一是DXHV 臥式合模、立式擠壓設(shè)備, 目前已生產(chǎn)的有鎖模力為3 500 和5 000 kN 兩種機型,其合模機構(gòu)均為曲肘式; 另一類是DXV 立式合模立式擠壓設(shè)備, 已開發(fā)出的有合模力為1 350 15 000 kN的5 種機型。此兩類機型的最大特點是配置了輸送金屬液的電磁泵裝置, 電磁泵裝置縮短了金屬液充型至開始擠壓的時間, 減少料缸中因凝固結(jié)殼給鑄件帶來的夾渣、冷隔等缺陷。由于金屬液改由管道輸送, 不與空氣直接接觸, 可減少氧化夾雜的產(chǎn)生, 以確保金屬液的內(nèi)在質(zhì)量。在擠壓系統(tǒng)中, 東芝機用兩個油缸自由控制其增壓時間, 并實現(xiàn)超高速

26、或超低速壓射。此外, 兩機型還配有自動噴涂、自動取件、擠壓頭潤滑、模具快速更換以及自動鎖緊、模具的2 次補壓等裝置, 從供液到取件, 整機也均由計算機進(jìn)行編程, 全過程精確控制并實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。用先進(jìn)的TOSCAST 系統(tǒng)可以鎖定最佳工藝參數(shù), 保證從第1 件到最后1 件所有鑄造條件基本一致。但是, 我國擠壓鑄造設(shè)備與日、美等國有相當(dāng)差距,現(xiàn)工作的100 多臺擠壓鑄造設(shè)備中, 近80% 以上是經(jīng)改裝的通用油壓機, 進(jìn)口的先進(jìn)設(shè)備只有十幾臺, 因而生產(chǎn)效率、產(chǎn)品檔次與國外相差較大。例如: 在日本用3 工位大噸位的VSC 機, 45 s 即可擠壓鑄造成一只小轎車或大卡車鋁輪轂, 并早已形成每年10

27、0 萬只的生產(chǎn)規(guī)模。而我國仍未形成批生產(chǎn)能力,對此設(shè)備宇部公司是禁止出口的, 因而一直是日本獨家壟斷的局面。又如一只5V16 氣缸體, 用日本東芝機約30 s 生產(chǎn)1 只, 而用我國經(jīng)改裝的通用油壓機須3 min才能做1 只, 而且品質(zhì)的穩(wěn)定性還有差距。因而發(fā)展我國擠壓鑄造產(chǎn)業(yè)的最關(guān)鍵問題是應(yīng)開發(fā)和生產(chǎn)自己的擠壓鑄造機系列。由于國外的專機都是有專利的, 價格又特貴, 特殊的又不賣。因此, 我們的擠壓鑄造機開發(fā)還是應(yīng)走我們自己的路。隨著國內(nèi)外市場對高檔有色金屬鑄件需求的不斷增加, 擠壓鑄造產(chǎn)業(yè)仍會有一個大的發(fā)展。參考文獻(xiàn) 1 齊丕驤. 擠壓鑄造M . 北京: 國防工業(yè)出版社, 1984. 2 齊

28、丕驤. 面向21 世紀(jì)的擠壓鑄造技術(shù) J . 特種鑄造及有色合金,1988( 4) : 32236. 3 MASASH I U. Feature of UBE squeeze process an d un rc pr oces s( s emi solid cast ing) C . 第三屆中國國際壓鑄會議論文集. 沈陽:東北大學(xué)出版社, 2002. 4 夏云. 擠壓鑄造及其過程和質(zhì)量控制技術(shù) C . 第四屆中國國際壓鑄會議論文集. 北京: 機械工業(yè)出版社, 2004. 5 齊丕驤, 童文俊. 中國擠壓鑄造技術(shù)的發(fā)展 C. 第三屆中國國際壓鑄會議論文集. 沈陽: 東北大學(xué)出版社, 2002.

29、 6 羅繼相. 我國擠壓鑄造技術(shù)的回顧及展望 J . 鑄造, 2003( 1) : 126. 7 齊丕驤, 齊霖. 雙重擠壓鑄造研究 J . 特種鑄造及有色合金, 2007( 壓鑄專刊) : 2432 247. 8 陳炳光, 陳昆. 連鑄連鍛M . 北京: 機械工業(yè)出版社, 2004. 9 李遠(yuǎn)發(fā), 蘇平線. 液態(tài)壓鑄鍛造雙控成形技術(shù)研究 J . 特種鑄造及有色合金, 2006, 26( 9) : 5682 570. 10 歐陽明. 多向擠壓壓鑄模鍛工藝與裝備及其模具技術(shù) C . 第五屆中國國際壓鑄會議論文集. 沈陽: 鑄造雜志社,2006. 11 羅守靖, 陳炳光, 齊丕驤. 液態(tài)模鍛與擠壓

30、鑄造技術(shù)M . 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2006. 12 蔣凱雁. 雙向擠壓鑄造及其鑄造缺陷防范 J . 特種鑄造及有色合金, 2003( S) : 1952197. 13 童文俊, 齊霖, 齊丕驤. 擠壓鑄件的熱處理起泡缺陷研究 J . 鑄造,2006, 55( 10) : 1 03621 039. 14 齊丕驤, 齊霖. 擠壓鑄造模具的設(shè)計要點 J . 特種鑄造及有色合金, 2005( 壓鑄專刊) : 1642 168. 15 齊丕驤. 國內(nèi)外擠壓鑄造技術(shù)發(fā)展概況 J . 特種鑄造及有色合金,2002( 2) : 202 23. 16 羅守靖, 姜巨福. 半固態(tài)合金加工技術(shù)的新探索 J

31、. 特種鑄造及有色合金, 2003( S) : 2392243. 17 ADACH M, SATO S. T he effect of cast ing con dition for mechan i2cal pr op ert ies of cast alloy s made with n ew rheocas tin g pr oces s C . 72th Int ernat ional Conference on Semi2s ol id Processing of Al2loy s and Composit es, 2002: 6292634. 18 WAHLEN A, FRAGNE

32、R W. Opt imisat ion of the n ew rheocast2ing process usin g cellu lar automat a C . 72th In t ernat ional Confer2ence on Semi2s olid Processing of Alloys and Composit es, 2002:6352640. 19 TAKAO K, RYOICH I S. Development of n ew semi2s ol id met alcast ing process for automotive suspension part s C

33、. 72 th Int erna2t ioal Conference on Semi2solid Processing of Alloys and Compos2it es, 2002: 1452150. 20 梅楹煜, 陳國香, 閆洪, 等. 鋁合金汽車中間軸螺塞半固態(tài)觸變擠壓研究 J . 特種鑄造及有色合金, 2007( 壓鑄專刊) : 2862289. 21 徐駿. 鋁合全半固態(tài)加工技術(shù)的應(yīng)用研究 J . 特種鑄造及有色合金, 2007( 壓鑄?？? : 3342338. 22 查吉利, 龍思遠(yuǎn). 鎂合金產(chǎn)品及生產(chǎn)應(yīng)用技術(shù)開發(fā)平臺建設(shè) J . 特種鑄造及有色合金, 2005( 壓鑄?？? : 45247. 23 李元元, 蘆卓. 鋁合金支架間接擠壓鑄造的工藝設(shè)計 J . 特種鑄造及有色合金, 2005( 壓鑄?？? : 1772179. 24 羅繼湘, 駱國建. 鑄造模擬軟件JSCAST 在擠壓鑄造中的應(yīng)用 J .特種鑄造及有色合金, 2007( 壓鑄?？? : 4542456. 25 陳炳光. 模具設(shè)計智能化淺說 J . 特種鑄造及有色合金, 2003( S) :2082211. 26 羅繼湘, 黃國慶, 江玉華. 擠壓鑄