第67章擠壓鑄造

1、.第第六六章章擠壓鑄造.原理：把液態(tài)金屬直接澆入金屬模內(nèi)，然后在一定時間內(nèi)以一定的壓力作用于焙融或半熔融的金屬液體使之成形，并在此壓力下成型、凝固，從而獲得毛坯或零件的一種成形方法。 又稱液態(tài)模鍛，是介于鑄又稱液態(tài)模鍛，是介于鑄造、鍛壓之間造、鍛壓之間的一種少無的一種少無切削工藝技術(shù)。切削工藝技術(shù)。.工藝流程：1.鑄型準(zhǔn)備2.澆注3.合型加壓4.開型取件.擠壓鑄造技術(shù)的發(fā)展概況： 擠壓鑄造技術(shù)在上世紀(jì)擠壓鑄造技術(shù)在上世紀(jì)3030年代即問世，年代即問世，4040至至5050年代在前蘇年代在前蘇聯(lián)得到推廣應(yīng)用，聯(lián)得到推廣應(yīng)用，6060年代末期有色金屬擠壓鑄造在日本得年代末期有色金屬擠壓鑄造在日本得

2、到了應(yīng)用和發(fā)展。到了應(yīng)用和發(fā)展。 我國擠壓鑄造技術(shù)的發(fā)展大體上可分為四個階段。我國擠壓鑄造技術(shù)的發(fā)展大體上可分為四個階段。第一階段第一階段 5060年代中末期為工藝探索階段。年代中末期為工藝探索階段。50年代到年代到60年代初年代初如武昌造船廠與華中科技大學(xué)協(xié)作的銅合金擠壓鑄造；杭州如武昌造船廠與華中科技大學(xué)協(xié)作的銅合金擠壓鑄造；杭州前氧機(jī)廠，沈陽冶金機(jī)械專科學(xué)校等開展這方面的試驗(yàn)研究前氧機(jī)廠，沈陽冶金機(jī)械專科學(xué)校等開展這方面的試驗(yàn)研究工作；大連造船廠的高壓閥體鑄鍛聯(lián)合工藝等，都是我國首工作；大連造船廠的高壓閥體鑄鍛聯(lián)合工藝等，都是我國首批研究與試驗(yàn)生產(chǎn)的單位。批研究與試驗(yàn)生產(chǎn)的單位。.第二階

3、段第二階段 60年代后期至年代后期至80年代中期為生產(chǎn)應(yīng)用階段。年代中期為生產(chǎn)應(yīng)用階段。此項(xiàng)技術(shù)逐漸此項(xiàng)技術(shù)逐漸發(fā)展并陸續(xù)用于生產(chǎn)實(shí)際。如廣東儀表廠，西安儀表廠，維發(fā)展并陸續(xù)用于生產(chǎn)實(shí)際。如廣東儀表廠，西安儀表廠，維紡鑄鍋廠等都是我國第一批用于生產(chǎn)的單位。紡鑄鍋廠等都是我國第一批用于生產(chǎn)的單位。 70年代，一些高等院校和科研院所如上海交通大學(xué)，五二年代，一些高等院校和科研院所如上海交通大學(xué)，五二研究所、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、武漢理工大學(xué)等單位相繼開展了研究所、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、武漢理工大學(xué)等單位相繼開展了擠壓鑄造典型制件的生產(chǎn)工藝，模具結(jié)構(gòu)、擠壓鑄造材料等擠壓鑄造典型制件的生產(chǎn)工藝，模具結(jié)構(gòu)、擠壓鑄造

4、材料等研究為擠壓鑄造的發(fā)展奠定了良好基礎(chǔ)。研究為擠壓鑄造的發(fā)展奠定了良好基礎(chǔ)。 進(jìn)入進(jìn)入80年代，我國擠壓鑄造技術(shù)得到了較快速發(fā)展，特別是年代，我國擠壓鑄造技術(shù)得到了較快速發(fā)展，特別是間接擠壓鑄造的研究與成功應(yīng)用，使得過去無法用擠壓鑄造間接擠壓鑄造的研究與成功應(yīng)用，使得過去無法用擠壓鑄造生產(chǎn)的零件，成為可能，擴(kuò)大了擠壓鑄造的應(yīng)用范圍，適合生產(chǎn)的零件，成為可能，擴(kuò)大了擠壓鑄造的應(yīng)用范圍，適合生產(chǎn)那些形狀較復(fù)雜、壁厚較大，用普通鑄造性能達(dá)不到要生產(chǎn)那些形狀較復(fù)雜、壁厚較大，用普通鑄造性能達(dá)不到要求、而用鍛造因形狀復(fù)雜無法生產(chǎn)的零件。求、而用鍛造因形狀復(fù)雜無法生產(chǎn)的零件。.80年代中期至年代中期至9

5、0年代中期為快速發(fā)展階段。年代中期為快速發(fā)展階段。以擠壓鑄造摩托車以擠壓鑄造摩托車鋁輪轂、汽車空壓機(jī)鋁連桿和汽車制動泵缸體為代表的一大批鋁輪轂、汽車空壓機(jī)鋁連桿和汽車制動泵缸體為代表的一大批擠壓鑄造件開發(fā)研制成功并投入生產(chǎn)。于此同時，擠壓鑄造件開發(fā)研制成功并投入生產(chǎn)。于此同時，擠壓鑄擠壓鑄造造，鋼質(zhì)液態(tài)金屬模鍛鋼質(zhì)液態(tài)金屬模鍛，液態(tài)金屬模鍛模具設(shè)計(jì)液態(tài)金屬模鍛模具設(shè)計(jì)等等專著的問世近一步推動和促進(jìn)了擠壓鑄造技術(shù)的全面發(fā)展。專著的問世近一步推動和促進(jìn)了擠壓鑄造技術(shù)的全面發(fā)展。90年代后期擠壓鑄造處于健康、穩(wěn)步發(fā)展階段。年代后期擠壓鑄造處于健康、穩(wěn)步發(fā)展階段。不注重技術(shù)上的創(chuàng)新和市場的變化，忽視產(chǎn)

6、品質(zhì)量，更沒有根據(jù)不注重技術(shù)上的創(chuàng)新和市場的變化，忽視產(chǎn)品質(zhì)量，更沒有根據(jù)制件的具體結(jié)構(gòu)來選擇適合的工藝，致使一些企業(yè)投產(chǎn)后又轉(zhuǎn)產(chǎn)。制件的具體結(jié)構(gòu)來選擇適合的工藝，致使一些企業(yè)投產(chǎn)后又轉(zhuǎn)產(chǎn)。重視技術(shù)上的創(chuàng)新，較好掌握該技術(shù)特點(diǎn)的單位或企業(yè)都得到了重視技術(shù)上的創(chuàng)新，較好掌握該技術(shù)特點(diǎn)的單位或企業(yè)都得到了快速發(fā)展，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益?？焖侔l(fā)展，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。第三階段第三階段第四階段第四階段.擠壓鑄造特點(diǎn)及應(yīng)用范圍： 由于擠壓鑄造是使液態(tài)金屬在高的機(jī)械壓力下進(jìn)行結(jié)晶，由于擠壓鑄造是使液態(tài)金屬在高的機(jī)械壓力下進(jìn)行結(jié)晶，因而此工藝具有如下的因而此工藝具有如下的特點(diǎn)：特點(diǎn)：

7、（1）擠壓鑄造可以消除鑄件內(nèi)部的氣孔、縮孔和縮松等）擠壓鑄造可以消除鑄件內(nèi)部的氣孔、縮孔和縮松等缺陷，產(chǎn)生局部的塑性變形，使鑄件組織致密。缺陷，產(chǎn)生局部的塑性變形，使鑄件組織致密。加之，在壓力加之，在壓力下結(jié)晶，還有明顯的細(xì)化晶粒、加快凝固速度和使組織均勻化下結(jié)晶，還有明顯的細(xì)化晶粒、加快凝固速度和使組織均勻化的作用。因而，擠壓鑄件的力學(xué)性能一般要高于其它普通鑄件，的作用。因而，擠壓鑄件的力學(xué)性能一般要高于其它普通鑄件，而接近甚至達(dá)到同種合金的鍛件水平，同時它沒有鍛件中通常而接近甚至達(dá)到同種合金的鍛件水平，同時它沒有鍛件中通常存在的各向異性問題。存在的各向異性問題。 所以，擠壓鑄造是目前用以提

8、供高質(zhì)量、高力學(xué)性能鑄件所以，擠壓鑄造是目前用以提供高質(zhì)量、高力學(xué)性能鑄件的一種重要工藝方法。的一種重要工藝方法。.（2 2）擠壓鑄件表面粗糙度低和尺寸精度高，其級別能達(dá)到）擠壓鑄件表面粗糙度低和尺寸精度高，其級別能達(dá)到壓鑄件的水平。壓鑄件的水平。液態(tài)金屬在壓力下成形和凝固，使鑄件與型液態(tài)金屬在壓力下成形和凝固，使鑄件與型腔壁貼合緊密。腔壁貼合緊密。（3）擠壓鑄件在凝固過程中，各部分處于壓應(yīng)力狀態(tài)，有）擠壓鑄件在凝固過程中，各部分處于壓應(yīng)力狀態(tài)，有利于鑄件的補(bǔ)縮和防止鑄造裂紋的產(chǎn)生。利于鑄件的補(bǔ)縮和防止鑄造裂紋的產(chǎn)生。因而，擠壓鑄造工因而，擠壓鑄造工藝的適用性較強(qiáng)，使用的合金不受鑄造性能好壞的

9、限制。它藝的適用性較強(qiáng)，使用的合金不受鑄造性能好壞的限制。它不僅適用于鑄造性能好的鑄造合金，而且也適用于鑄造性能不僅適用于鑄造性能好的鑄造合金，而且也適用于鑄造性能較差的變形合金。既可用于鋁、銅、鎂、鋅等有色合金，又較差的變形合金。既可用于鋁、銅、鎂、鋅等有色合金，又可用于鐵、鋼等黑色金屬，以及復(fù)合材料等。可用于鐵、鋼等黑色金屬，以及復(fù)合材料等。.（4 4）便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動化，可大大減輕工人的勞動強(qiáng)）便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動化，可大大減輕工人的勞動強(qiáng)度，改善鑄造車間勞動條件。度，改善鑄造車間勞動條件。加之，擠壓鑄造通常沒有澆冒加之，擠壓鑄造通常沒有澆冒口，毛坯精化，鑄件尺寸精度高，因而金屬材料

10、的利用率高，口，毛坯精化，鑄件尺寸精度高，因而金屬材料的利用率高，可以減少切削加工量。所有這些，均有利于降低成本，提高可以減少切削加工量。所有這些，均有利于降低成本，提高生產(chǎn)效率。與重力鑄造相比，它可以提高鑄件質(zhì)量，減少廢生產(chǎn)效率。與重力鑄造相比，它可以提高鑄件質(zhì)量，減少廢品率。品率。（5 5）擠壓鑄造是通過壓力傳遞進(jìn)行補(bǔ)縮的，工藝的應(yīng)用會）擠壓鑄造是通過壓力傳遞進(jìn)行補(bǔ)縮的，工藝的應(yīng)用會受到某些限制。受到某些限制。對于薄壁零件和一些形狀復(fù)雜的零件，因?yàn)閷τ诒”诹慵鸵恍┬螤顝?fù)雜的零件，因?yàn)殍T件冷凝速度快，有時來不及加壓就凝固了，另外，直接式鑄件冷凝速度快，有時來不及加壓就凝固了，另外，直接式擠

11、壓鑄造通常無澆冒口系統(tǒng)，澆注的金屬全部成形為鑄件。擠壓鑄造通常無澆冒口系統(tǒng)，澆注的金屬全部成形為鑄件。因此，鑄件的高度是由澆入金屬的量決定的。即其高度方向因此，鑄件的高度是由澆入金屬的量決定的。即其高度方向的尺寸精度取決于定量澆注的精確程度。的尺寸精度取決于定量澆注的精確程度。.適用范圍： 1、在材料種類方面適用性較廣，可用于生產(chǎn)各、在材料種類方面適用性較廣，可用于生產(chǎn)各種類型的合金，如種類型的合金，如鋁合金、鋅合金、銅合金、灰鋁合金、鋅合金、銅合金、灰鑄鐵、球墨鑄鐵、碳鋼、不銹鋼鑄鐵、球墨鑄鐵、碳鋼、不銹鋼等。等。 2、對于一些復(fù)雜且性能上有一定要求的零件，、對于一些復(fù)雜且性能上有一定要求的

12、零件，采用擠壓鑄造合適。因?yàn)閿D壓鑄造既能容易成形，采用擠壓鑄造合適。因?yàn)閿D壓鑄造既能容易成形，又能保證產(chǎn)品性能的要求。又能保證產(chǎn)品性能的要求。 3、在工件壁厚方面，一般來講不能太薄，否則、在工件壁厚方面，一般來講不能太薄，否則將給成形帶來困難。將給成形帶來困難。. 擠壓鑄造件生產(chǎn)的摩托車零件擠壓鑄造件生產(chǎn)的摩托車零件. 擠壓鑄造生產(chǎn)的汽車零件擠壓鑄造生產(chǎn)的汽車零件. 擠壓鑄造件在高鐵領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用擠壓鑄造件在高鐵領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用.擠壓鑄造工藝的分類擠壓鑄造工藝的分類按成形時按成形時液體金屬充填的特性和受力液體金屬充填的特性和受力情況：情況：柱塞擠壓鑄造柱塞擠壓鑄造直接沖頭擠壓鑄造直接沖頭擠壓鑄造

13、間接沖頭擠壓鑄造間接沖頭擠壓鑄造型板擠壓鑄造型板擠壓鑄造液體金屬不產(chǎn)生充型運(yùn)動，適合液體金屬不產(chǎn)生充型運(yùn)動，適合于形狀簡單的厚壁鑄件和鑄錠。于形狀簡單的厚壁鑄件和鑄錠。液體金屬進(jìn)行充型運(yùn)動，適合于液體金屬進(jìn)行充型運(yùn)動，適合于形狀不太復(fù)雜的厚壁鑄件。形狀不太復(fù)雜的厚壁鑄件。液體金屬進(jìn)行充型運(yùn)動，適合于產(chǎn)量液體金屬進(jìn)行充型運(yùn)動，適合于產(chǎn)量較大、形狀較復(fù)雜的中、小型鑄件。較大、形狀較復(fù)雜的中、小型鑄件。液體金屬進(jìn)行充型運(yùn)動，適液體金屬進(jìn)行充型運(yùn)動，適合于大型整體薄壁鑄件。合于大型整體薄壁鑄件。.柱塞加壓凝固法柱塞加壓凝固法1-金屬型 2-柱塞 3-液態(tài)金屬 4-底板.沖頭直接擠壓法沖頭直接擠壓法1-

14、金屬型 2-沖頭 3-液態(tài)金屬.沖頭間接擠壓法沖頭間接擠壓法1-上型 2-下型 3-沖頭 4-液態(tài)金屬 5-型腔.按擠壓鑄型的按擠壓鑄型的合型方向的不同合型方向的不同，擠壓鑄造可分為，擠壓鑄造可分為垂直合型垂直合型和和旋轉(zhuǎn)合型旋轉(zhuǎn)合型兩大類。兩大類。鑄型垂直合型擠壓鑄造.優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)缺點(diǎn)：鑄件內(nèi)部氣孔、縮松等缺陷少，組織致密，晶粒細(xì)小，組織均勻。對不少鑄件而言，其強(qiáng)度常可比軋材大，接近鍛件，但塑性稍差。鑄件尺寸精度高，可達(dá)CT5，表面粗糙度較細(xì)（Ra6.3m）鑄件在壓力下凝固，利于防止鑄件裂紋。.可擠壓鑄造多種金屬，如鋁合金、銅合金、鑄鐵、鑄鋼等。無澆冒口金屬液損失，工藝收得率可超過90%。機(jī)械

15、化程度高，故生產(chǎn)率高，勞動條件好。與普通鑄造相比，需用液壓機(jī)，且不宜鑄造形狀很復(fù)雜的鑄件。.鑄型旋轉(zhuǎn)合型擠壓鑄造主要用于生產(chǎn)大型薄壁件主要用于生產(chǎn)大型薄壁件: :機(jī)翼、飛機(jī)的座艙底機(jī)翼、飛機(jī)的座艙底板，導(dǎo)彈彈翼等。板，導(dǎo)彈彈翼等。1-1-活動板；活動板；2-2-動型；動型；3-3-澆包；澆包；4-4-定型；定型；5-5-金屬液；金屬液；6-6-多余金屬液多余金屬液.旋轉(zhuǎn)合型擠壓鑄造成型特點(diǎn)：旋轉(zhuǎn)合型擠壓鑄造成型特點(diǎn)：充型過程平穩(wěn)，不易卷氣。適用于生產(chǎn)大型薄壁件，斷面由大變小，充型阻力較小。利于排氣，排渣，避免夾渣、氣孔的缺陷。利于補(bǔ)縮，獲得致密鑄件。.旋轉(zhuǎn)合型擠壓鑄造機(jī)旋轉(zhuǎn)合型擠壓鑄造機(jī).擠壓

16、鑄造工藝設(shè)計(jì)特點(diǎn)：擠壓鑄造工藝設(shè)計(jì)特點(diǎn)：（1）設(shè)計(jì)鑄型時應(yīng)注意的問題）設(shè)計(jì)鑄型時應(yīng)注意的問題擠壓鑄造主要采用金屬型金屬型（個別使用泥型，如鑄造鐵鍋）。常用耐熱模具鋼制造，如3Cr2W8V，4W2CrSiV，等。凹型的形式可有多種。整體凹型整體凹型 垂直分型凹型垂直分型凹型 水平分型凹型水平分型凹型 復(fù)合分型凹型復(fù)合分型凹型 帶芯棒凹型帶芯棒凹型.鑄件收縮率：鑄件收縮率：由于鑄件凝固在封閉的金屬型中受高壓作用進(jìn)行，故鑄件收縮較小，比常規(guī)數(shù)值小一半。加工余量：加工余量：垂直合型擠壓鑄造時鑄件加工面上的加工余量可取較小，有色合金鑄造時可選取0.52mm，鑄鋼取35mm。型腔表面粗糙度常取Ra6.30

17、.8m，鑄造圓角半徑210mm，鑄造斜度為13度。.（2）沖頭加壓的工藝參數(shù)）沖頭加壓的工藝參數(shù)1）壓力 是保證鑄件質(zhì)量的重要參數(shù)。一般鑄件壁越薄，所需施加的壓力越大；鑄鋼時比有色合金鑄造時需要的壓力大，鑄造半固態(tài)合金時比鑄造液態(tài)合金時所需的壓力大。 有色金屬垂直合型擠壓鑄造所采用的壓力一般應(yīng)大于50MPa；鑄鋼件成形時壓力應(yīng)大于250MPa。.2）澆注后開始加壓時間的間隔不應(yīng)超過）澆注后開始加壓時間的間隔不應(yīng)超過15s。3）擠壓時沖頭的下壓移動速度）擠壓時沖頭的下壓移動速度 沖頭下壓移動速度太低，易出現(xiàn)金屬液未充滿型腔時金屬已不能流動；速度太高，金屬液充型時流速太快，金屬液中產(chǎn)生渦流，卷入氣

18、體。 一般，鑄件壁厚較大時，沖頭的下壓移動速度控制在0.1m/s。鑄件壁厚較小時，沖頭的下壓移動速度可取0.20.4m/s。.4）保壓時間）保壓時間 擠壓充型后壓力的保持時間應(yīng)堅(jiān)持到鑄件全部凝固為止。 一般按鑄件的最大壁厚推算保壓時間。 鑄件壁厚小于50mm時，鋁合金、鑄鐵、鑄鋼件的保壓時間可按每mm鑄件壁厚需時0.5s推算；銅合金件按每1.5s/mm推算； 鑄件最大壁厚50100mm時，鑄鐵、鑄鋼件的保壓時間仍按每mm鑄件壁厚需時0.5s推算；銅合金件仍按每1.5s/mm推算；鋁合金件按11.5s/mm推算。.（3）鑄型工作溫度）鑄型工作溫度 澆注前，鑄型應(yīng)先有預(yù)熱溫度，以避免金屬進(jìn)入鑄型后

19、，在擠壓充型之前，鑄型中的金屬會由于散熱太快，已在型壁上形成較厚的硬殼，而后在擠壓過程中被皺折、破碎和卷入鑄件之中，降低鑄件的質(zhì)量。 鑄造鋁合金件鑄型預(yù)熱溫度：200左右。 鑄造銅合金件鑄型預(yù)熱溫度：250 左右。 鑄造鑄鋼件鑄型預(yù)熱溫度：400 。.（4）金屬澆注溫度）金屬澆注溫度 為利于提高鑄件內(nèi)部質(zhì)量和鑄型工作壽命，鑄型垂直合型擠壓鑄造時的金屬澆注溫度比砂型鑄造和金屬型鑄造偏低。 一般擠壓鑄造時金屬澆注溫度比該金屬的液相線溫度高50100度。.（5）澆注的定量）澆注的定量 常采用體積定量法對澆入凹型中的金屬數(shù)量進(jìn)行定量，也可用稱重法進(jìn)行澆注金屬的定量。 另外，可在設(shè)計(jì)鑄型時，設(shè)置溢流器，

20、以使多余金屬在擠壓鑄造成型時進(jìn)入該處，保證鑄件尺寸不會因澆注金屬太多而出現(xiàn)偏差。.（6）鑄型的潤滑）鑄型的潤滑 為鑄件凝固后沖頭能很順利地自鑄件中抽出，鑄件與凹型的脫離也應(yīng)同樣順利，降低鑄件與鑄型間的摩擦力，在澆注時和進(jìn)行擠壓成形之前，需對鑄型和沖頭工作表面刷涂潤滑劑。 鋁合金、鎂合金和鋅合金擠壓鑄造：水基膠體石墨、硅涂料（白涂料）、石墨和機(jī)油或豬油的混合物。 銅合金：油基膠體石墨、石墨加機(jī)油或錠子油、植物油加肥皂水、植物油加石墨等。 鑄鐵、鑄鋼：地蠟加石蠟加凡士林加石墨的混合物、石蠟加二硫化鉬加水玻璃加酒精等。.一些新型的擠壓鑄造工藝帶傾轉(zhuǎn)式壓射筒帶傾轉(zhuǎn)式壓射筒擠壓鑄造機(jī)擠壓鑄造機(jī)1-上型

21、2-下型 3-連桿 4-加壓缸5-壓射筒 6-定量勺 7-擠壓沖頭 8-制品金屬液的澆入位置金屬液的澆入位置發(fā)生了改變！發(fā)生了改變！.采用電磁泵輸液固采用電磁泵輸液固定式壓射筒擠壓鑄定式壓射筒擠壓鑄造機(jī)造機(jī)1-固定式壓射筒 2-金屬型 3-電磁泵 4-熔化爐 5-輸液管.擠壓鑄造與壓鑄對比 (1)產(chǎn)品性能好。產(chǎn)品性能好。 液態(tài)金屬自下而上液態(tài)金屬自下而上緩慢、平穩(wěn)充型緩慢、平穩(wěn)充型的，并保持在的，并保持在高高壓力下凝固壓力下凝固。由于澆注速度低及沒有澆注系統(tǒng)，當(dāng)上下模。由于澆注速度低及沒有澆注系統(tǒng)，當(dāng)上下模閉合后，金屬在充分的壓力下結(jié)晶成形，不會在工件內(nèi)形閉合后，金屬在充分的壓力下結(jié)晶成形，不

22、會在工件內(nèi)形成氣孔、縮孔及渦流等缺陷，因而組織致密均一、晶粒較成氣孔、縮孔及渦流等缺陷，因而組織致密均一、晶粒較細(xì)，對于厚壁件的制造更顯其優(yōu)越性；細(xì)，對于厚壁件的制造更顯其優(yōu)越性； (2)模具結(jié)構(gòu)比較簡單、緊湊，模具結(jié)構(gòu)比較簡單、緊湊，不需要澆口套及澆注系統(tǒng)不需要澆口套及澆注系統(tǒng)等輔助結(jié)構(gòu)。模具的加工費(fèi)低于壓鑄模，使用壽命也較長；等輔助結(jié)構(gòu)。模具的加工費(fèi)低于壓鑄模，使用壽命也較長； (3)不像壓鑄工藝需要專用液壓機(jī)，可采用通用的液壓機(jī)，不像壓鑄工藝需要專用液壓機(jī)，可采用通用的液壓機(jī)，設(shè)備投資較便宜。設(shè)備投資較便宜。.擠壓鑄造與模鍛對比 (1)產(chǎn)品質(zhì)量好。金屬液在充足的產(chǎn)品質(zhì)量好。金屬液在充足的

23、壓力下凝固結(jié)晶壓力下凝固結(jié)晶，其組，其組織很致密，縱向和橫向力學(xué)性能比模鍛件均一；織很致密，縱向和橫向力學(xué)性能比模鍛件均一； (2)因擠壓鑄造直接凝固成形，制件外形準(zhǔn)確，表面光澤，因擠壓鑄造直接凝固成形，制件外形準(zhǔn)確，表面光澤，精度較高精度較高； (3)擠壓鑄造采用擠壓鑄造采用一次成形一次成形，不需要模鍛的制坯、預(yù)成形，不需要模鍛的制坯、預(yù)成形及終成形，及終成形，節(jié)約模具材料節(jié)約模具材料； (4)由于金屬是在由于金屬是在半流動狀態(tài)下成形，所需能量低半流動狀態(tài)下成形，所需能量低。其設(shè)。其設(shè)備噸位只有模鍛的備噸位只有模鍛的1518。.壓力下結(jié)晶對金屬組織、性能的影響 擠壓鑄造實(shí)質(zhì)：使液態(tài)（或半固態(tài)

24、）合金在高機(jī)械壓力下擠壓鑄造實(shí)質(zhì)：使液態(tài)（或半固態(tài)）合金在高機(jī)械壓力下結(jié)晶、凝固。因此對擠鑄件組織與性能產(chǎn)生一定影響。結(jié)晶、凝固。因此對擠鑄件組織與性能產(chǎn)生一定影響。1、細(xì)化顯微組織，改變宏觀晶粒結(jié)構(gòu)細(xì)化顯微組織，改變宏觀晶粒結(jié)構(gòu) 擠壓鑄造時，壓力使鑄件緊貼在鑄型壁上，可大大改善其熱交換條件，使合金冷凝速度加大。另外，壓力對成長中樹枝晶的破碎及脫落作用，因此可明顯細(xì)化合金的纖維組織，使其枝晶間距、胞晶尺寸和胞晶間隔縮小，這有利于合金的力學(xué)性能的提高。 但壓力下結(jié)晶，會導(dǎo)致合金相圖、結(jié)晶時形核率和晶粒長大速度的改變?？傊?，壓力對合金宏觀晶粒度的影響是復(fù)雜的，在工藝選配得當(dāng)?shù)那闆r下，擠壓鑄造有利于

25、細(xì)化宏觀晶粒度。.2、抑制氣泡的形成，減少甚至消除鑄件中氣孔缺、抑制氣泡的形成，減少甚至消除鑄件中氣孔缺陷陷 對正凝固的合金液施壓，可增加合金中氣體的溶解度，使可析出的氣體量減少。外部壓力還會增加氣泡形核的難度從而抑制氣泡的形成。因冷凝速度的增加，使氣體來不及擴(kuò)散析出而被固溶在合金中。.3、可抑制顯微偏析、比重偏析的形成，但會促使、可抑制顯微偏析、比重偏析的形成，但會促使正偏析的產(chǎn)生正偏析的產(chǎn)生 由于壓力結(jié)晶可顯著縮短凝固時間，降低溶質(zhì)元素的擴(kuò)散系數(shù)，因此可抑制上述偏析的形成，有利于提高合金成分的均勻性，并促使非金屬夾雜物均勻分布。但由于壓力對正凝固合金的“擠濾作用”，對某些合金，在特定條件下

26、，會促使正偏析的產(chǎn)生。.4、阻止縮松、縮孔的形成，提高合金組織的致密、阻止縮松、縮孔的形成，提高合金組織的致密性性 擠壓鑄造是靠高的機(jī)械壓力，對正凝固的合金鑄件進(jìn)行壓力補(bǔ)縮的，同時使鑄件產(chǎn)生少量的塑性變形。在工藝得當(dāng)和壓力足夠的條件下，可以消除鑄件中的縮松縮孔缺陷，使擠鑄件達(dá)到很高的致密度。 總之，壓力下結(jié)晶對合金組織及性能產(chǎn)生一定影總之，壓力下結(jié)晶對合金組織及性能產(chǎn)生一定影響，在工藝得當(dāng)?shù)臈l件下，擠鑄件的內(nèi)部質(zhì)量和響，在工藝得當(dāng)?shù)臈l件下，擠鑄件的內(nèi)部質(zhì)量和力學(xué)性能高于同種合金的其他普通鑄件，可接近力學(xué)性能高于同種合金的其他普通鑄件，可接近甚至達(dá)到同種合金鍛件水平。甚至達(dá)到同種合金鍛件水平。.

27、第第七七章章連續(xù)鑄造.定義：連續(xù)鑄造是將液體金屬連續(xù)地澆入到通水強(qiáng)制冷卻的金屬型即結(jié)晶器中；又不斷地從金屬型的另一端連續(xù)地拉出已凝固或具有一定結(jié)殼厚度的鑄件。當(dāng)鑄件從金屬型中拉出達(dá)到一定長度時，可以在不間斷澆注的情況下，將鑄件切斷；也可以在鑄件達(dá)到一定長度時，停止?jié)沧?，以獲得一定長度的鑄件。有時人們把最后一種連續(xù)鑄造法稱為半連續(xù)鑄造。 .連續(xù)鑄造的特點(diǎn)： （1）鑄件迅速冷卻，其結(jié)晶細(xì)小，組織較致密。連續(xù)澆注、結(jié)晶的過程又會使鑄件在整個長度上的組織均勻。 （2） 因無澆冒口，可節(jié)省金屬消耗。 （3）生產(chǎn)工序簡單；生產(chǎn)過程易于機(jī)械化，自動化，生產(chǎn)效率高。 （4） 如把連續(xù)鑄造獲得的高溫鑄錠，立即進(jìn)

28、行軋制加工，則可省去一般軋制前對鑄錠的加熱工序，故可大大地節(jié)省能源，還可提高生產(chǎn)效率。 （5） 應(yīng)用范圍有一定局限性，只能生產(chǎn)斷面不變的長鑄件。 .應(yīng)用領(lǐng)域 用連續(xù)鑄造法可以澆注鋼、鐵、銅合金、鋁合金、鎂合金等斷面形狀不斷面形狀不變的長鑄件變的長鑄件，如鑄錠、板坯、棒坯，管子和其它形狀均勻的長鑄件。有時，鑄件的端面形狀也可與主體有所不同。.連鑄機(jī)已生產(chǎn)的鑄坯形狀和尺寸范圍：連鑄機(jī)已生產(chǎn)的鑄坯形狀和尺寸范圍：小方坯：小方坯：7070200200 mm大方坯：大方坯：150100500400 mm矩形坯：矩形坯：100150400560 mm板板 坯：坯：1506003002640 mm圓圓 坯：

29、坯：80 450 mm.連鑄設(shè)備布局.1 1、出坯及精整設(shè)備：、出坯及精整設(shè)備：輥道，拉鋼機(jī)，翻鋼機(jī)，火焰清理輥道，拉鋼機(jī)，翻鋼機(jī)，火焰清理機(jī)；機(jī)； 2 2、工藝性設(shè)備：、工藝性設(shè)備：中間包烘烤裝置，吹氬裝置，脫氣裝置中間包烘烤裝置，吹氬裝置，脫氣裝置，保護(hù)渣供給與結(jié)晶潤滑裝置；，保護(hù)渣供給與結(jié)晶潤滑裝置；3 3、自動控制與測量儀表：、自動控制與測量儀表：結(jié)晶器液面測量與顯示系統(tǒng)，結(jié)晶器液面測量與顯示系統(tǒng)，測溫測壓、測速等儀表。測溫測壓、測速等儀表。1 1、澆鑄設(shè)備：、澆鑄設(shè)備：鋼包及回轉(zhuǎn)臺，中間包及中間包車，鋼包及回轉(zhuǎn)臺，中間包及中間包車，結(jié)結(jié)晶器晶器及振動裝置，二次冷卻裝置；及振動裝置，二

30、次冷卻裝置； 2 2、拉坯矯直設(shè)備：、拉坯矯直設(shè)備：拉坯機(jī)，矯直機(jī)，引錠鏈，脫錠裝拉坯機(jī)，矯直機(jī)，引錠鏈，脫錠裝置，引錠鏈存放裝置；置，引錠鏈存放裝置；3 3、切割設(shè)備：、切割設(shè)備：火焰切割機(jī)，機(jī)械剪切機(jī)。火焰切割機(jī)，機(jī)械剪切機(jī)。主主體體設(shè)設(shè)備備輔輔助助設(shè)設(shè)備備連鑄設(shè)備布局連鑄設(shè)備主要包括主體設(shè)備主體設(shè)備和輔助設(shè)備輔助設(shè)備兩大類。.結(jié)晶器 結(jié)晶器是連鑄機(jī)非常重要的部件，是一個強(qiáng)制水冷的無底鋼錠模。稱之為連鑄設(shè)備的“心臟心臟”。（常用合金化銅鍍鉻、鎳制作） 結(jié)晶器的作用：結(jié)晶器的作用： （1）使鋼液逐漸凝固成所需要規(guī)格、形狀的坯殼； （2）通過結(jié)晶器的振動，使坯殼脫離結(jié)晶器壁而不被拉斷和漏鋼；（

31、3）通過調(diào)整結(jié)晶器的參數(shù)，使鑄坯不產(chǎn)生鼓肚和裂紋等缺陷；（4）保證坯殼均勻穩(wěn)定的生成。 .對結(jié)晶器的要求 結(jié)晶器相當(dāng)于水冷的金屬型，連續(xù)鑄管用的結(jié)晶器是由內(nèi)外兩個結(jié)晶器所組成。內(nèi)外結(jié)晶器之間的間隙就是型腔。因此只要更換不同規(guī)格的結(jié)晶器，就可鑄出不同型號的鑄型。 由于結(jié)晶器的工作面承受高溫鐵水的熱作用，背面通冷卻工作面承受高溫鐵水的熱作用，背面通冷卻水，工作條件較為惡劣。水，工作條件較為惡劣。一般對結(jié)晶器的要求如下： 1.結(jié)晶器壁應(yīng)具有結(jié)晶器壁應(yīng)具有良好的導(dǎo)熱性良好的導(dǎo)熱性，使?jié)踩虢Y(jié)晶器內(nèi)的鐵水能，使?jié)踩虢Y(jié)晶器內(nèi)的鐵水能較快的結(jié)晶凝固，從而提高拉拔速度。較快的結(jié)晶凝固，從而提高拉拔速度。 2.結(jié)

32、晶器壁的結(jié)晶器壁的熱膨脹系數(shù)要小熱膨脹系數(shù)要小，能承受激冷激熱作用，這樣，能承受激冷激熱作用，這樣結(jié)晶器工作時的內(nèi)應(yīng)力便小，不易產(chǎn)生裂紋和變形。結(jié)晶器工作時的內(nèi)應(yīng)力便小，不易產(chǎn)生裂紋和變形。 3.要有要有較高的光潔度和耐磨性較高的光潔度和耐磨性。 4.高的工作壽命高的工作壽命。.結(jié)晶器的類型 按其內(nèi)壁形狀分按其內(nèi)壁形狀分 1）直型結(jié)晶器。）直型結(jié)晶器。 直形結(jié)晶器的內(nèi)壁沿坯殼移動方向呈垂直形，因此導(dǎo)熱性能良好，坯殼冷卻均勻。 該類型結(jié)晶器還有利于提高坯殼的質(zhì)量和拉坯速度、結(jié)構(gòu)較簡單、易于制造、安裝和調(diào)試方便；夾雜物分布均勻； 但鑄坯易產(chǎn)生彎曲裂紋，連鑄機(jī)的高度和投資增加。直形結(jié)晶器用于立式和立

33、彎式及直弧連鑄機(jī)。 2）弧形結(jié)晶器。）弧形結(jié)晶器。 弧形結(jié)晶器的內(nèi)壁沿坯殼移動方向呈圓弧形，因此鑄坯不易產(chǎn)生彎曲裂紋；但導(dǎo)熱性比直形結(jié)晶器差；夾雜物分布不均，偏向坯殼內(nèi)弧側(cè)。弧形結(jié)晶器用在全弧形和橢圓形連鑄機(jī)。. 按其內(nèi)壁結(jié)構(gòu)分按其內(nèi)壁結(jié)構(gòu)分 1）管套式結(jié)晶器。）管套式結(jié)晶器。 由銅管作為工作壁，外套鋼材，二者間隙形成冷卻水通道。 該類型結(jié)晶器工作面無接縫，不影響拉拔鑄坯；損壞后易于更換修理。2）整體式結(jié)晶器。）整體式結(jié)晶器。 在整體銅坯料上直接加工而成。 導(dǎo)熱性更優(yōu)，磨損量大則報廢。3）組合式結(jié)晶器。）組合式結(jié)晶器。 由四塊銅板組成工作壁，采用鋼質(zhì)夾具加持組合成型。 可以改變夾具夾持位置調(diào)節(jié)

34、銅板組成結(jié)晶器形狀，進(jìn)而改變所生產(chǎn)產(chǎn)品的形狀尺寸。修復(fù)、更換更為方便。.結(jié)晶器振動的目的：l連續(xù)鑄鋼過程中，為防止鑄坯的初生坯殼與結(jié)晶器內(nèi)壁間發(fā)生粘結(jié)而被拉裂，使結(jié)晶器的潤滑劑或結(jié)晶器保護(hù)渣進(jìn)入坯殼與內(nèi)壁的間隙，不斷對內(nèi)壁進(jìn)行潤滑，保證生產(chǎn)出表面光潔的鑄坯而采取的工藝措施。 要求： a、振動方式能有效防止因坯殼的粘結(jié)而造成的拉漏事故； b、振動參數(shù)有利于改善鑄坯表面質(zhì)量，形成表面光滑的鑄坯； c、弧形結(jié)晶器振動機(jī)構(gòu)能準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)圓弧軌跡，不產(chǎn)生過大的加速度引起的沖擊和擺動； d、設(shè)備的制造、安裝和維護(hù)方便，便于事故處理，傳動系統(tǒng)有足夠的安全儲備。.連續(xù)鑄管的工藝過程: 澆注前，承口底盤上升，封住結(jié)

35、晶器底部。澆注時，鐵水經(jīng)由帶有小孔的環(huán)形旋轉(zhuǎn)澆杯均勻地進(jìn)入結(jié)晶器空腔。當(dāng)下部鑄鐵管已凝固一定高度時，即可進(jìn)行拔管。此時，承口底盤下降，不斷將凝固的部份鑄鐵管拔出，而鐵水按相應(yīng)的澆注速度進(jìn)入結(jié)晶器直至結(jié)束。 .連續(xù)鑄鐵管的工藝特點(diǎn)： 1.特點(diǎn): 我國比較普遍地采用連續(xù)鑄管的生產(chǎn)工藝。與離心鑄造相比，它具有技術(shù)要求較低，設(shè)備簡單的優(yōu)點(diǎn)；但鐵管的質(zhì)量較離心鑄造差。 適用范圍:鑄鐵管的直徑為100-1300毫米，長為5-10米連續(xù)鑄造鐵管可用作上下水管及煤氣管道等。 連續(xù)鑄造鑄鐵管的工藝過程.連鑄鑄鐵管結(jié)晶器特點(diǎn): 結(jié)晶器由內(nèi)外兩個部分組成。結(jié)晶器由內(nèi)外兩個部分組成。鑄鐵管承口的外形由外結(jié)晶器下部做成

36、相應(yīng)形狀形成。內(nèi)腔用型芯（砂芯或拼合鑄鐵芯）形成。型芯安裝在底盤上。內(nèi)、外結(jié)晶器的下部為逐漸縮小的錐形。結(jié)晶器通水冷卻。結(jié)晶器需作上下振動，并在結(jié)晶器工作表面涂油。結(jié)晶器錐形的作用結(jié)晶器錐形的作用:避免鑄鐵管收縮時緊抱住內(nèi)結(jié)晶器，使拔管發(fā)生困難。避免鑄鐵管與外結(jié)晶器內(nèi)表面之間存在較大間隙，導(dǎo)致鑄鐵管的冷卻速度降低。 .連續(xù)鑄造的分類根據(jù)結(jié)晶器軸線在空間的布置特點(diǎn)，基本上可把連續(xù)鑄造方法分為以下幾種類型： （1）立式連續(xù)鑄造；（2）立彎式連續(xù)鑄造； （3）弧形連續(xù)鑄造；（4）水平連續(xù)鑄造。. 立式連鑄機(jī)：鋼水從結(jié)晶器內(nèi)開始凝固到鑄坯完全凝固后切成定尺，鑄坯始終沿垂直線運(yùn)動，中間包、結(jié)晶器、導(dǎo)輥、拉坯輥和切割機(jī)都沿垂直線布置。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：坯殼冷卻均勻,組織、幾何對稱性好；且不受彎曲、矯直作用，故不易產(chǎn)生內(nèi)部和表面裂紋；有利于夾雜物上浮。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：設(shè)備高度大，操作不方便，投資費(fèi)用高，設(shè)備維護(hù)及事故處理很困難。鑄坯斷面和定尺長度及拉速受到限制，導(dǎo)致生產(chǎn)效率較低。并且，鑄坯因鋼水靜壓力大，板坯的鼓肚鼓肚變形較為突出 。. 立彎式連鑄機(jī)： 鑄機(jī)的中間包、結(jié)晶器、導(dǎo)輥、引錠桿沿垂線布置，拉矯機(jī)、切割機(jī)沿水平布置。澆鑄和冷卻凝固在垂直方向上完成，完全凝固后被頂彎90進(jìn)入彎曲段，在水平方向出坯。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 鑄機(jī)高度比立式下降，運(yùn)輸方便，可適應(yīng)較長定尺的