挤压技术在实际生产中的应用

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1、挤压技术在实际生产中的应用一、背景在国外，挤压技术始于1797年的英国，上世纪五、六十年代，先后传入我国和世界各国。八十年代，日本宇部公司开发成功HVSC和VSC系列挤压铸造机，使此工艺在日本及欧美各国得到了迅速的发展。目前，宇部挤压铸造机已销售307台，最大设备合模力达3500吨，日本丰田公司的轮毂生产厂拥有14台VSC1500—VSC1800挤压铸造设备，已形成年产400万只高档汽车铝轮的生产能力。此外，丰田公司还拥有年产120万只复合材料活塞的生产能力，并已在23种车辆得到使用。此外，日本的日产汽车、马自达、Art、U-mold和Tosei等公司及美国SPX、Amc

2、ast等国外大公司也拥有挤压铸造生产厂或车间。在我国，挤压铸造是从上世纪六、七十年代开始发展的。九十年代，曾随摩托车行业大发展，有了一个大飞跃。仅铝轮毂就形成了年产300万只的能力。但随着市场、利润和当时技术、质量等原因，使此生产规模很快就下来了。近十年来，我国挤压铸造业还是得到了稳步发展。当前，国内有一百多台设备在工作。右图为部分挤压铸件的照片。近年，挤压铸造工艺技术，较为突出的创新点有如下几个方面：1、双重挤压铸造形式的发展。双重挤压铸造是继“直接挤压”和“间接挤压”之后，一种正发展的挤压铸造新形式，它实际上是将“直接挤压”和“间接挤压”两种形式结合起来，靠间接挤压法

3、成形毛坯，用直接挤压法（闭式模锻）压实铸件，以达到其组织致密，形状尺寸精确，表面光洁度好的目的，由于其兼有直接挤压和间接挤压的优点，近年发展很快。下图为一种杯形件的双重挤压铸造示意图，它是靠下挤压冲头5将浇入料缸4中的液态金属推入已预闭合锁模的上、中模（2、3）和预留有一定压下量（h）的上挤压冲头1组成的型腔中，并继续保压（此称为第一次挤压），然后，上挤压头1再下行施以高压，即对凝固中的铸件实施第二次挤压（锻压）直至将铸件压实并完全凝固。此种工艺，国内也有多种名称，如“连铸连锻”，“铸锻双控成形”和“二次补压”等，其定义的范围也有所局别。双重挤压是当前挤压铸造形式的一种新

4、发展，它在为复杂高质量的或铸造性能差的变形合金的铸件生产，提供了一种有潜力的工艺形式。2、挤压铸件的热处理技术一般情况下，只要工艺、工装设置合理，挤压铸件是可以进行固溶热处理的，但在实际生产中，尤其是间接挤压铸件，在固溶处理时往往会出现“起泡”缺陷，使热处理无法进行。上世纪九十年代后期，造成我国挤压铸造摩托车铝轮产量急剧下滑，与当时热处理技术未过关有直接关系。对此国内外进行了不少研究。为控制热处理“起泡”缺陷，应尽量减少气体及夹渣卷入液态金属中。为此，要采取如下措施：①须严格控制液态金属的充型速度（浇口速度），一般情况下，要控制在0.8m/s以下。对直接挤压铸造，此由挤压

5、冲头速度来控制，一般在0.1～0.4m/s之间，间接挤压铸造由浇口速度，或铸件最窄处速度来测算，一般控制在0.5～1m/s之间。②应使用水剂涂料，要禁止用油剂或腊基涂料，而且浇注前，一定要将料缸，型腔中的水气吹干。③要解决好模具的集渣，排气问题，对挤压铸造模具，一般是采用模具的配合间隙，排气槽，集渣包，顶杆等进行排气；对于形状复杂又要求严格的铸件，有的还需使用排气块，排气阀，甚至真空等方法排气。④在模具的进料系统及内浇道设计时，要尽量采用自下而上的立式挤压充型（进料）系统，减少液态金属流对型芯和模腔壁的正面冲击，使液态金属的浮渣和已凝固的硬壳尽量挡在料缸内，形成料饼或进入

6、渣包中，并使型腔中气体能顺利排出。下图为一种典型的挤压料缸与内浇口的设计图，多数情况下，自下而上的中心进料比侧面的横向进料更有利于排气并减少气体的卷入。3、半固态挤压铸造技术半固态加工是当前正快速发展的一项新技术，由于挤压铸造产品的优质特性，使半固态挤压铸造（或称半固态锻造）受到产业界的关注，近年也有一定的发展。日本宇部公司开发的UNRC半固态流变铸造新工艺，与该公司生产的VSC，HVSC挤压铸造机相结合，即形成一整条半固态挤压铸造生产线。其工艺流程为：1、浇勺2、储液器3、陶瓷盖4、空气5、感应圈6、挤压料缸4、计算机技术的应用当前，计算机技术在挤压铸造工艺中的应用开发

7、，主要围绕两方面；第一是进行挤压铸造过程的数据模拟（CAE）以进行挤压铸造工艺参数及模具设计的优选。使用CAE技术后，可大大减少工艺试验的次数，节省了时间和资金的投入，提高了产品质量。计算机应用的第二方面是建立模具设计的专家系统和标准件图库以实现模具的虚拟现实设计及智能化设计，它明显提高了设计效率，降低了设计成本。5、新材料在挤压铸造中应用技术的发展。基于挤压铸造可成形厚壁复杂铸件，内部组织致密，且又能进行固溶热处理，因而当前此工艺已发展成为一种高档铸件，如耐磨、耐压、高强韧铸件等的重要生产手段。一些新材料，如高硅铝合金，高强