挤压铸造工艺参数的确定

   2020-09-01 互联网黎美容19640
核心提示:    (一)比压的选择  挤压铸造的主要特点之一是对液态金属施加较高的机械压力来提高铸件质量。为了消
 

    (一)比压的选择

  挤压铸造的主要特点之一是对液态金属施加较高的机械压力来提高铸件质量。为了消除液态金属凝固过程中因体积收缩而产生的有关缺陷,以获得晶粒细、力学性能好,表面质量高的铸件,对液态金属必须施加足够的压力,否则难以获得优质铸件。对于每一种铸件都有一个临界压力。低于临界压力,就无法获得优质铸件。

  比压的大小与合金的种类、挤压形式、铸件结构和技术条件要求等方面有关。挤压铸造非铁合金铸件的比压小于黑色合金铸件;直接冲头挤压的比压小于间接冲头挤压;铸件形状简单的比压小于形状复杂和薄壁铸件。根据生产实践经验,采用柱塞挤压或间接冲头的非铁合金铸件的比压可选用50。100MPa;直接冲头挤压的比压可选用25~50MPa。黑色金属铸件的比压约比有色金属铸件大两倍左右。

  (二)加压开始时间、加压速度和保压时间

  加压开始时间是指金属液浇入铸型至开始加压的时间间隔。金属液一般都是在过热条件下浇注,但加压不一定需在过热状态下。根据研究,在金属液处于开始出现少量固相,亦即在金属液处于零流动性温度时才开始加压,可获得最佳的效果。在金属液冷却到液相线温度以下才开始加压,可最大限度地减薄金属自由结壳的厚度。开始加压时间过晚,致使金属自由结壳厚度增大,增加金属变形挤压能力,降低加压效果,影响铸件质量,使铸件的抗拉强度和伸长率均降低。因此,一般应尽量缩短加压开始时间。适宜的加压开始时间主要是根据合金的浇注温度、铸型温度和铸件壁厚等因素来确定。在挤压铸造铝合金时,除薄壁件外,一般应在浇注后10~20s加压。对铸钢件来说,由于铸型和金属液之间的温度差大,金属液浇入铸型后很快达到最佳挤压温度,可以立即加压。但对断面厚度超过60mm的铸钢件,浇注后应间隔一定时间再加压。

  加压速度是指冲头接触到金属液面以后的运动速度。如果加压速度过大,会引起飞溅,甚至使铸件产生披缝,同时,由于瞬时压力过高会使铸件上部过早凝固,影响加压效果;加压速度过小,由于金属液温度降低过大,使结壳厚度过大面影响加压效果。加压速度的大小与铸件的尺寸大小和形状有关。直接冲头挤压的合适加压速度,对于小件为O.2~0.4m/s,对于大件为0.1m/s左右。

  保压时间是指开始加压到金属完全凝固的时间。保压时间过短,则铸件中心部分凝固时难以得到良好补缩,可能产生缩孔、缩松等缺陷;保压时间过长,虽

  可提高铸件的密度,但对铸件的力学性能提高不大,却使铸件的出型困难,影响铸型的寿命,降低劳动生产率。保压时间主要根据合金种类、铸件的尺寸大小和

  形状及铸型传热条件而定。其原则是在保证充型和压力下结晶并使金属部分塑性变形的前提下,保压时间短些为好。根据经验,对于铝合金铸件,壁厚小于50ram时,按壁厚每lOern保压3~5s,即0.3~0.5s/m进行计算;对于铜合金铸件,壁厚小于50ram时,按l一1.5s/ram进行计算;对于直径在100mm以下的黑色合金铸件,可按4~.5s/ram进行计算。

  《三)铸型用涂料及预热

  为了防止铸件粘焊铸型,使铸件能顺利地从型腔中取出,以降低铸件表露襁糙度,提高铸型的寿命;减缓液态金属在加压前的结壳速度,以利于液态金属在压力下充型和补缩,在挤压铸型的表面一般都必须喷涂涂料。在挤压铸造中不能采用涂料层来控制铸件的凝固,因为施加在金属液上的高压将使涂料层剥落,引起铸件产生夹杂缺陷,为此,采用50弘m左右的薄层涂料。涂料的种类及成分主要根据铸件的形状、尺寸大小,合金种类,铸型材料和对铸件的工艺要求来决定。对非铁合金铸件,大多数采用胶状石墨涂料,包括水基和油基胶状石墨涂料两种。水基涂料的组成主要有氧化锌、胶状石墨、水玻璃和水。油基涂料的组成主要有胶状石墨、机油(也有用锭子油、植物油)、黄蜡或松香等。

  黑色金属挤压铸造时,大多数采用水基涂料。其组成主要有石蜡、地蜡、玻璃粉、石棉粉、石墨粉和水玻璃等。有的也采用先喷涂一层氧化铝涂料,再喷涂胶状石墨涂料。铸型温度的高低直接影响铸件的质量和铸型的寿命。铸型的温度过低,浇洼的液态金属迅速冷却,加压前就已形成较厚的结晶硬壳,严重地影响加压效果,同时,由于金属的温度梯度增大,铸件容易形成柱状晶;铸件容易产生冷隔和夹杂等缺陷。铸型温度过高,容易使金属液与型腔表面熔焊,脱型困难,影响铸型的寿命。

  铸型温度根据铸件的合金材料不同有所区别。铝合金铸件铸型预热温度为150。200~C,工作温度为200~300℃;铜合金铸件凹型的预热温度为170~200~C,冲头的预热温度为200~250%;工作温度为200~350~C;黑色金属铸件,铸型连续浇注一段时闻后,温度将上升,为了保持铸型的正常工作温度,应对铸型进行冷却,一般采用风冷或水冷。

  (四)浇注温度

  挤压铸造合金的浇注温度应比同种合金的砂型及金属型铸造略低些。因为采用低温浇注可减少铸件的收缩和因收缩而产生的缺陷,可提高铸型的寿命,减少液态金属的喷溅和披缝,细化晶粒组织,减少合金中的气体含量,有利于铸件质量的改善与提高。由于挤压铸造是靠压力充型,故有条件实现低温浇注。但如果浇注温度过低,将使金属凝固结晶硬壳厚度增大,妨碍以后冲头的施压。通常是根据合金的液相线温度和结晶温度范围来决定合适的浇注温度。对于结晶温度范围窄的合金,则应选液相线温度以上较高的浇注温度;对于结晶温度范围宽的合金,则可用较低的浇注温度;对壁薄、外形不规则的铸件,则应采用较高的浇注温度;铜合金和铸钢件与铸型型腔接触的部位凝固较快,浇注温度应选择高些,一般可选在液相线温度以上30~150℃。

 
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