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液态模锻成形方法和特点

发布时间:2018-9-5
  液态模锻是以熔融的金属为原料,直接浇注到金属模的型腔内,然后以一定的压力作用于液态或半固态金属上,使之在压力下结晶并发生较小的塑性变形而最终成形。
  国外在20世纪30年代就开始进行液态模锻的研究。目前俄罗斯已经拥有万能液态模锻液压机,在其上生产有色金属、铸铁、碳钢、不锈钢等各种材料的锻件;美国的自动液态模锻机从金属熔化、浇注、成形、渣料处理全部实现自动化。目前在国内,液态模锻也已经在生产上越来越多地得到应用,例如生产铝合金活塞、镍黄铜高压阀体、仪表外壳、铜合金涡轮、球墨铸铁齿轮和钢质法兰等锻件。
  液态模锻的工艺流程一般是:原材料配制一熔炼一浇注一合模并加压一热处理一冷却一卸模并顶出锻件一检验入库。
  按照加压的方式,液态模锻的工艺方法可以分为三种。
  (1)平冲头加压法如图8所示,金属液注入凹模3,平冲头2下行与凹模构成封闭型腔,加压力使液体凝固成形。
  (2)异形冲头加压法 如图9所示,适用于轴对称、形状复杂的空心件,加压时,金属液略有反向流动。按冲头端面形状又分为凹形冲头、凸形冲头和复合形冲头三种情况。
  
  图8平冲头加压法
  1一芯子;2一冲头;3一凹模  4一下模板
  (3)间接液态模锻法 如图8—90所示,适用于一模压制多个锻件。金属液浇入下模3后,上模2与下模3合成型腔,凸模1下行把金属挤入型腔成形。类似于立式压铸,但内浇道短而粗,金属液以低速度压入型腔,不易产生喷流和涡流现象,型腔内的气体容易排出。
  
  (a)凹形冲头 (b)凸形冲头 (c)复合形冲头
    图9异形冲头加压法
  1一芯子;2一冲头;3一凹模;4一下模板
  目前,液态模锻一般是在液压机上进行,液压机的压力和加压速度能够准确控制,够在任意位置可靠地实现保压,最适合液态模锻的工艺需要。
  液态模锻实质上是铸造与锻造的结合工艺,兼有铸造与锻造的双重工艺特色。这就使其在两个方面具有应用的优势。
  ①可以用于成形种类繁多的材料,如有色合金、碳钢、不锈钢、脆性灰口铁和球墨铸铁等。
  ②当产品形状复杂,用一般模锻工艺无法生产,而在性能要求上又高于铸件时,采用液态模锻更能发挥优越性。
  与压力铸造相比,液态模锻具有以下特点。
  ①压力铸造时气体不易排出,容易产生皮下气泡、缩孔和裂纹,并难以避免涡流现象;而液态模锻时气体容易从型腔内排出,避免了相关缺陷,没有浇注冲击,可以克服涡流现象。
  
  图10间接液态模锻法
  1一凸模;2一上模;3一下模
  ②压力铸造时金属液经过浇道进入模腔,可能会使金属在压力不足的状况下结晶,导致铸件晶粒粗大并存在缩孔;液态模锻能使金属在适当的压力下结晶,锻件组织致密、均匀。
  ③压力铸造模具结构比较复杂,浇道系统耗用较多的金属液,材料利用率不高。而液态模锻的模具结构比较简单,使用寿命长,材料利用率也较高,生产成本低。
  与普通模锻相比,液态模锻与具有以下特点。
  ①金属在压力下凝固结晶,获得的组织致密,强度性能与一般模锻件相近,并且尺寸精确,表面光洁程度高。
  ②容易充填成形,所需要的液压机吨位只相当于普通模锻的1/5;一次性成形,不需多模膛模具,节省锻模钢材及加工费用。

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