铝合金盖体挤压铸造工艺与模具设计

田福祥
［"］ 保压时间
在保证制件成形密致和完全结晶凝固条件下， 保压 时间愈短愈好。一般挤压铸造的保压时间大约是金属 模重力浇注的 ’ 7 %。保压时间与铸件的断面最大厚度 有关， 一般为 & " + , ’ 8 7 66。例如制件最大壁厚为 !& 最大保压时间不超过 !& 8， 最小保压时间不低于 ’! 66， 此件需保压 %1 , 91 8。 8。按图 ’ 铸件的最大壁厚计算， !"% 浇注温度 通常根据金属的液相线温度和凝固范围确定合适 的浇注温度。在挤压铸造铝镁合金 #$%&’ 时， 浇注温度 选择在 +1& , :&& ; 较合适。 !"&
3.期刊论文 郭国文.陈维平.李元元.罗宗强 新型高强韧铝铜系合金的挤压铸造 -特种铸造及有色合金2003,""(z1)
为实现某种重载车辆负重轮的"以铸代锻",进行了负重轮简约化缩小模型挤压铸造的试验研究.采用自行研制的一种新型铝铜合金,结合挤压铸造工艺,制得了负 重轮模型铸件.挤压铸造工艺参数为:比压50 MPa,浇注温度720～730 ℃,摸具温度250～350 ℃,开始加压时间7～10 s,保压时间8～15 s.热处理后铸件的组织、性 能和断口形貌的检测结果表明,挤压铸件的晶粒更为细小,组织更加致密,T5和T6热处理的力学性能分别为抗拉强度428、440 MPa,屈服强度360、395 MPa,伸长率 13.1%、11.3%.与重力金属型铸造相比,挤压铸造使铸件的力学性能得到明显提高.
规定的温度。为了稳定工艺参数， 保证产品质量， 组合 凹模设有冷却水道， 通过调节水流大小把模具温度控制 在一定的范围内。 冲头由型芯、 顶杆和模套组合而成， 以形成铸件的 复杂内腔。 对图 # 所示模具， 模套、 顶杆和凹模采用 ’FG#H-I 钢， 热处理硬度 JKF$$ L $-； 型芯采用 H(-FG$I。为了 提高模具的使用寿命， 模具的工作表面进行氮化处理。 氮化 层 厚 度 一 般 为 + & ’) 11、 氮化后硬度 + & $+ 11， JKF). L .+。 模具工作过程： 调整好模具， 模具工作表面充分润 滑后， 将熔化的合金液用浇勺浇入凹模， 下降上模进行 模压， 机床压力升至缺陷临界值压力时进行保压。保压 完成后， 上模抬起， 组合冲头带着铸件升至一定高度以 后， 扳动副油缸控制管路上的操纵阀， 使高压油进入油 缸上部， 通过活塞杆、 顶板、 顶杆和模套， 将铸件推离组 合模芯。将上下模工作部分润滑后， 扳回控制阀手把，
图#
( & 顶杆 - & 导套 # & 垫板 ’ & 模套 %、 (+ & 型芯 (( & 顶杆
模具结构
) & 凹模 . & 垫板 / & 导柱 (# & 顶板 (’ & 副油缸
$ & 下模体
凹模与下模体采用锥面过盈配合， 形成组合凹模。 在连续生产时， 液态金属的传热导致模具温升， 会超过
图( 盖体挤压铸件
根据挤压铸造的工艺特点， 此件的分模位置取于法 兰的端面， 外形全在下模 （凹模） 中成形。环形槽由上模 （冲头） 成 形。此 零 件 具 有 两 层 环 形 深 槽， 且内边缘 ((. 的凹面侧壁无起模斜度。由于铸件和型芯之间接 ! 触传热， 热铸件降温收缩， 冷型芯升温而膨胀， 凸模与铸 件之间则产生迅速增大的过盈量； 而铸件与凹模之间由 于热传递产生间隙， 开模后铸件粘在上模， 因此挤铸模 需设上顶件装置， 而无须下顶件装置
(
挤压铸造模的结构和工作过程
图 # 是盖体的挤压铸造 模 具 的 结 构 示 意 图， 在# 铸 )++ DE 或 ’ ()+ DE 通用液压机上使用。由于开模后， 件粘在上模， 而通用液压机无上顶件机构， 故上模增设 一个小型活塞式副油缸， 顶出力约 (++ DE。油缸活塞杆 同上模的顶出机构相连。油缸之上、 下油孔分别通过高
5.学位论文 段华伟 挤压铸造铝铜合金强韧化机理的研究 2005
本试验以高速机床主轴轴承保持架为对象,采用铝铜合金挤压铸造方式成形,研究了挤压铸造工艺参数、元素含量、热处理工艺等因素对铸件力学性能和显微组 织的影响.试验结果表明,工艺参数对挤压铸造铝铜合金抗拉强度影响的主次顺序为:比压、铸型温度、浇注温度、保压时间;对伸长率影响的主次顺序为:比压、保 压时间、浇注温度、铸型温度.最佳工艺参数为比压140MPa,保压时间24s,浇注温度775℃,铸型温度210℃左右.比压是对铸件力学性能和显微组织最为显著的因素 ,其取值超过40MPa时,能有效减少缩松等缺陷,当比压超过120MPa时,除了能减轻铸造缺陷外,还对液态金属的结晶性能产生显著影响,在铸件断面上得到致密、细小 且均匀的等轴晶.比压还增加了铜在铝基体中的溶解度,和金属型铸造时铜对铸件的最大强化作用发生在含量为5％时不同,挤压铸造时铜对铸件强化最大的含量为 8％,强化效果较金属型铸造时更佳.挤压铸造使铸件中原子的扩散速度加快、缩短热处理时间,固溶处理在525℃~530℃下保温4h就已经进行得很充分,增加保温时间 时力学性能还能小幅上升,15h时最佳.固溶处理后铝铜合金具有很强的自然时效性,在自然环境中铜原子容易析出形成具有很强强化效果且能稳定存在的GP区和 θ″相,铸件处于固溶加自然时效状态下较T6状态下具备更好的力学性能.
图 ( 是气动仪表中空气过滤器中盖体的挤压铸件， 材料为铝镁合金 BC’+(。此铸件呈带法兰的罩状， 其正 面有两层环形槽， 内槽底部有一凸台， 外槽的一边有鼓 包， 背面为有箭头图案的圆柱体， 两边各有一个凸缘， 背 面带有箭头图案的凸起。
压软管与改装后的油压机的常压管路和控制管路 （经操 纵阀） 连通， 从而组成了一个完整的上顶出装置。
相似文献(10条) 1.期刊论文 田福祥.王明涌 锻模模块的挤压铸造模具设计 -特种铸造及有色合金2004,""(4)
挤压铸造近年来得到较大的发展,正在成为制造模块的有效方法.给出了挤压铸造锻模模块的实用模具结构、工艺参数和应用效果.该模具的凸模和凹模均采用 组合结构,设有冷却水道.为适用于无下顶料装置的通用液压机,模具设置了自动复位的下顶料装置.模具寿命满足生产要求.挤压铸造的模块内部无空洞.试验表明 ,对4Cr5W2SiV,5CrMnMo,5CrNiMo,3Cr2W8V等模具钢的挤压铸造,压力超过150 MPa即可消除挤压铸造缺陷,并获得完全的细晶组织,挤铸钢的力学性能基本达到锻钢水 平.
收稿日期： #++) , +( , #+ 作者简介： 田福祥， 男， 教授， 青岛理工大学机械学院， 山东青岛市抚顺路 (( 号 （#..+’’） ， 电话： (%)( 年出生， +)’# , )+/(#/%， 0 , 1234： 56789: ;5<=>& <?@& =A
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铝合金盖体挤压铸造工艺与模具设计 去除控制压力， 使上顶出机构复位， 然后进行下次工作 循环。 !"$
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邓文海摩托车前减震器套管的挤压铸造1998通过对前减震器套管铸件结构的分析铸造及合金材料的选择组织及性能的对比表明挤压铸造优于金属型铸造低压铸造及压铸挤压铸造件力学性能比它们分别提高39延仲率和1184强度31和538及49和7++) 年第 #) 卷第 $ 期
铝合金盖体挤压铸造工艺与模具设计
4.期刊论文 周绍荣.周正田.邓文海.Zhou Shaorong.Zhou Zhentian.Deng Wenhai 摩托车前减震器套管的挤压铸造 -特种 铸造及有色合金1998,""(1)
通过对前减震器套管铸件结构的分析,铸造方法及合金材料的选择,组织及性能的对比,表明挤压铸造优于金属型铸造、低压铸造及压铸.挤压铸造件力学性能比 它们分别提高39%(延伸率)和118.4%(强度),31%和53.8%及49%和73%.
作者： 作者单位： 刊名： 英文刊名： 年，卷(期)： 被引用次数： 田福祥， Tian Fuxina 青岛理工大学 特种铸造及有色合金 SPECIAL CASTING & NONFERROUS ALLOYS 2005，25(4) 5次
参考文献(2条) 1.Qi L H.Hou J J Research on Prediction of the Processing Parameters of Liquid Extrusion by BP Network 1999(02) 2.田福祥.王名涌 散热器零件压铸模设计[期刊论文]-特种铸造及有色合金 2004(01)
［!］ 可能的缺陷及防止措施
!
工艺参数
影响挤压铸件质量的工艺参数比较多， 但主要是压
力和温度两类参数。压力参数包括压力大小、 开始加压 时间、 加压速度和保压时间； 温度参数包括浇注温度和 模具温度。 !"" 比压 比压有两种： 充型比压和缺陷临界值比压。液态铝 镁合金 #$%&’ 的充型比压—般不超过 %& ()*。挤压铸 造铝镁合金 #$%&’ 的缺陷临界比压为 +& , -& ()*， 盖体 挤压铸造成型的最高比压在 .& , ’’& ()* 范围内便可 以满足产品要求。挤压铸造盖体的总压力为 ’ -++ , 选择公称压力 ! 1&& /0 或 % ’1& /0 的通用液 ! !-’ /0， 压机。 !"! 加压开始时间 由于现行的液压机空行程 （合模行程） 较长、 速度较 慢、 金属液不可能有较大的过热、 模具与金属液温差较 大 （致使金属液降温较快） 等因素影响， 加压只可能过 迟， 而不会过早。因此应当在金属液浇入模具型腔后立 即加压。即浇注完后立即启动机器， 冲头下行至接触金 属液后即开始施压。 !"# 加压速度 由于现今使用的油压机工作进给速度较慢， 故利用 设备工作行程的速度进行压制。例如 234 %%5%’1 型液 压机， 其空载合模速度为 ’’& 66 7 8， 凸模接触金属液面 后加压速度转为 9& 66 7 8， 金属液充满型腔后 （比压大 约升至 !1 ()* 时） 加压速度进一步减慢为 + , - 66 7 8， 最大工作压力时活动横梁速度为 % , 1 66 7 8。在合模 动作基本停止后， 压力在 ! , % 8 内急骤升到所定的最 大压力， 以达到保压时的压力要求。
挤压铸造铝合金盖体可能出现以下几类缺陷： !铸件 内部以渣的形式存在夹杂； （扁形） ； "铸件内部的气孔 #出 现在铸件型腔底角附近或最后凝固区的热裂纹。 避免以上缺陷的措施： 一是模具设计要合理； 二是 熔炼时金属液成分要符合要求； 三是控制好挤压铸造工 艺参数。
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实施效果
挤压铸造的铝合金盖体经淬火5时效后， 测得抗拉 强度平均值 !< = %’1 ()*， 伸长率平均值 " > : " %!， 布 氏硬度平均值 ?@ 为 ’&- " -， 接近锻件水平。 生产实践证明， 盖体的挤压铸造工艺简便可靠， 工 序少， 生产效率高； 挤压铸造件形状接近零件， 加工余量 少， 材料利用率高， 是一种先进有效的工艺方法。
田福祥 （青岛理工大学）
摘 要 铝合金盖体挤铸成型后， 铸件留在上模， 而通用液压机无上顶件机构。给出了挤压铸铝合金盖体的工艺参数和带
上顶件装置的实用模具结构。该模具在上模设一个用于顶件的小型活塞式副油缸， 油缸活塞杆同上模的顶出机构相连。 油缸的上、 下油孔分别通过高压软管与液压机的常压管路和控制管路连通， 从而组成一个完整的上顶出装置， 解决了通用 液压机上挤压铸造铝合金盖体的上顶料问题。 关键词 挤压铸造； 金属型铸造； 液态模锻； 模具设计； 副油缸 !"#$% & #； !"’() & # 文献标志码 * 文章编号 （#++)） (++( , ##$% +$ , +##- , +# 中图分类号
2.会议论文 周绍荣.周正田.邓文海 摩托车前减震器套管的挤压铸造 1998
通过对前减震器套管铸件结构的分析，铸造及合金材料的选择，组织及性能的对比，表明挤压铸造优于金属型铸造、低压铸造及压铸，挤压铸造件力学性能比 它们分别提高３９℅（延仲率）和１１８．４℅（强度），３１℅和５３．８℅及４９℅和７３℅。
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（编辑： 袁振国）
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现予更正并向作者致歉。 !&&1 年第 ! 期第 ’&1 页图 9 有印刷错误，
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图9
浇注温度为 +9& ; 、 室温石墨坩埚、 不同输送管转速下的合金微观组织
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