高強度變形鋁合金毛坯的連鑄連鍛生產工藝

 由於普通硬鋁合金的抗拉強度在380-450Mpa之間,幾乎高於普通鑄造鋁合金抗拉強度的一倍,而超硬鋁合金的強度更可達600Mpa。儘管變形鋁合金的單價比鑄造鋁合金高,其成形成本也比鑄造工藝高一些,但由於能顯著減少產品結構尺寸,再加上能進行進一步熱處理強化、焊接和表面陽極氧化處理,後者的性價比卻明顯高於前者,所以,越來越多的場合,都希望使用或改用變形鋁合金生產零件。而對於運動類部件的使用場合,如飛機、輪船、汽車機車、運動腳踏車等,減輕重量帶來的節能效益和速度效益,變形鋁合金更具有無可替代的優勢。
由於連鑄連鍛技術的顯著進步,與壓鑄件結構一樣複雜的變形鋁合金毛坯,也能以相近的車間成本,十分輕鬆順利地生產出來,因此,使用變形鋁合金替代傳統的鑄造鋁合金生產毛坯,不但具有經濟優勢,並已成為一種潮流與趨勢了。
1鑄造鋁合金與變形鋁合金的基本情況與性能對比
1.1工業用鋁錠分為兩大類:鑄造鋁合金和變形鋁合金。一般地說,鑄造鋁合金適用於以鑄造方法生產鋁鑄件,而變形鋁合金適用於以壓力加工(擠壓與鍛造)方法生產鋁產品。
1.2變形鋁合金包括:防鏽鋁(LF)、硬鋁(LY)、超硬鋁(LC)、鍛鋁(LD)和特殊鋁(LT)。由於變形鋁合金平均綜合機械性能總比鑄造鋁合金高(鑄造鋁合金的鍛態性能,平均也比其鑄態性能高几成以上),很多牌號的變形鋁合金,它還可以通過淬火和時效等熱處理手段來提高機械性能,所以,工業設計上希望更多地套用變形鋁合金,以滿足使用上的要求。
1.3兩方面的因素限制了鍛造鋁合金的套用範圍或削弱了其工業經濟性:
一是變形鋁合金的鑄造性能很差,其液態流動性一般只及鑄造鋁合金的三分之一,用傳統的鑄造方法很難生產出結構很複雜的毛坯。
二是即使以鑄造方法生產變形鋁合金毛坯,如果不能解決鑄造工藝普通存在的縮孔縮松及氣孔針孔缺陷,那么,之後的熱處理和表面陽極氧化工序也不能繼續。
而最根本的原因在於,鑄態的變形鋁合金毛坯,即使其內部缺陷消除,但由於金相晶粒粗大並總呈枝晶狀,熱處理後的性能也大打折扣,或只與普通鑄造鋁合金性能相近,使用這種相對較貴的材料品種,就失去了其應有的經濟意義了。但連鑄連鍛技術的出現,卻有效地改變了這種狀況。
2連鑄連鍛技術簡介
連鑄連鍛技術,它是指在同一台設備用同一套模具,連續完成毛坯的充型與鍛造生產,它的本質,是一種依靠裝備的功能實現的工藝技術。所以,不同的連鑄連鍛裝備,有不盡相同的連鑄連鍛細分工藝。
2.1連鑄連鍛設備,按設備的擺放方式,可分為臥式和立式,按鑄造給湯方式,則分為冷室式和熱室式。連鑄連鍛工藝,按設備安裝的鍛壓動力缸數,可分為單向連鑄連鍛和多向連鑄連鍛兩大類。
2.2兩種典型的連鑄連鍛工藝與裝備:一種是由蘇聯人發明的,用液壓機完成的“液態金屬模鍛”(或稱“熔湯鍛造”),而另一種則是運用我國發明專利技術實現的“壓力鑄造模鍛”(或稱“擠壓壓鑄模鍛”——簡稱“壓鑄模鍛”)。

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