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铝合金压铸件技术的新发展及压铸工艺

作者:新盛达有色金属制 发布日期:2021-10-01 12:04 点击:
近年来,人们为了解决压铸件内部存在的气孔和缩孔问题,使之能生产出高强度、高致密性、可焊接、能进行热处理、可扭曲等各种性能的压铸件,在继续完善真空压铸以外又发展了挤压铸造和
近年来,人们为了解决压铸件内部存在的气孔和缩孔问题,使之能生产出高强度、高致密性、可焊接、能进行热处理、可扭曲等各种性能的压铸件,在继续完善真空压铸以外又发展了挤压铸造和半固态压铸等新技术,并概括地称之为“高密度压铸法”。
l、真空压铸技术
真空压铸法是将型腔中的气体抽空或部分抽空,降低型腔中的气压,以利于充型和排除合金熔体中的气体,使合金熔体在压力作用下充填型腔,并在压力下凝固而获得致密的压铸件。
2、充氧压铸技术
压铸件中的气体绝大部分为N2和H2,几乎没有O2,主要原因是O2与活性金属发生反应生成了固体氧 化物,这为充氧压铸技术提供了理论基础。充氧压铸是在压铸前将氧气充入型腔,取代其中的空气。当进入型腔时,一部分氧气从排气槽排出,残留的氧与金属液发生反应,生成弥散状的氧 化物微粒,在铸型内形成瞬间真空,从而获得无气孔的压铸件。
3、半固态压铸技术
半固态压铸是在液态金属凝固时进行搅拌,在一定冷却速度下获得约50%甚至更高固相组分的浆料,然后通过压铸使浆料成形的技术。目前,半固态压铸有两种工艺:即流变成形工艺和触变成形工艺。前者是将液态金属送入特殊设计的压射成形机筒中,由螺旋装置施加剪切使其冷却成半固态浆料,然后进行压铸。后者是将固态金属粒或碎屑送入螺旋压射成形机中,在加热和受剪切的条件下使半固态金属颗粒经压铸成形。
4、挤压压铸技术
挤压压铸又称“液态金属模压”。其铸件致密性好,力学性能高,且无浇冒口。我国一些企业己将其应用于实际生产中。挤压压铸技术具有极好的工艺优越,它不仅能替代传统的压铸、挤压铸造、低压铸造、真空压铸工艺,还能对差压铸造、连铸连锻、半固态流变铸造工艺进行兼容。专家认为,挤压压铸技术是一项前沿性的新技术,横跨多个工艺领域,内涵丰富,创新性强,具有挑战性。
5、电磁泵低压铸造技术
电磁泵低压铸造是一种新崛起的低压铸造工艺,同气体式低压铸造技术相比,在加压方式方面与其完全不同。其采用非接触式的电磁力直接作用于液态金属,大大降低了由于压缩空气不纯及分压过高所带来的氧 化和吸气等问题,实现了铝液的平稳输送和充型,可防止由于紊流造成的二次污染。另外电磁泵系统完全采用计算机数字元控制,工艺执行非常准确、重复性好,使这种工艺在成品率、力学性能、表面质量和金属利用率等方面都具有明显优越。随着研究的不断深入,这项工艺也愈来愈成熟。
在压铸充型过程中,型腔的填充模式是影响压铸件质量因素之一,因而充型过程的流场控制是压铸过程的核心环节。压铸充型是在高温高速下进行的,金属液的流动可以认为是带有自由表面的常物性粘型不可压缩牛顿流体的非稳态流动。由于充型时间短,而雷诺系数通常大于l护,其流动被认为是未充分发展的紊流流动。流动流体的前沿是不连续的甚至有喷射雾化的现象,因而给数值模拟带来了很多的困难。
铸造过程流场、温度场计算的主要目的之一就是对铸件中可能产生的缩孔、缩松进行预测,优化工艺设计、控制铸件内部质量。对于不同的充填金属,由于其凝固特性不同,凝固过程中缩孔、缩松的形成,需要研究不同金属的缩孔、缩松形成的机理并提出相应的缩孔、缩松预测判据。
一般认为,缩孔主要是金属凝固收缩引起的液面下降形成。此外凝固收缩引起的压力下降、溶质成分的富集以及过饱和气体的析出也促进缩孔的形成。从大量的模拟结果来看,单独考虑金属凝固收缩的影响预测缩孔可以获得比较满意的结果。
与缩孔的形成原因相似,缩松也是由金属凝固收缩和过饱和气体析出等原因造成的,但是其形成过程复杂的多。在实际铸件的凝固过程中,形成缩松的主要原因是质量补缩和枝晶补缩产生了困难。对各种凝固因素及互相作用进行了研究。
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