2021挤压铸造原理及缺陷分析

2021挤压铸造原理及缺陷分析

Safety management is an important part of enterprise production management・ The object is the

state management and control of all people,objects and environments in production.

（安全管理）

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编号：AQ-SN-0861

机械安全2021挤压铸造原理及缺陷分析

说明：安全管理是企业生产管理的重要组成部分，是一门综合性的系统科学。安全管理的对象是生产中一切人、物、环境的状态管理与控制，安全管理是一种动态管理。可以F载修改后或直接打印使用（使用前请详细阅读内容是否合适）。

挤压铸造技术与传统金属型重力铸造相比区别较大，对于某些铸件的生产有独特优势，然而实际生产屮出现的一些铸造缺陷，成

因也不同于传统铸造，本文试图从原理和生产实际出发，分析挤压

铸造的原理和流程参数，及其铸造常见缺陷，利用技术上的经验和

实践提出改进方法，已达到推进该项铸造技术的推广，减少损失。

挤压铸造原理及特点

1. 1.基本原理

挤压铸造又可称为液态模锻，是将金属或合金升温至熔融态，不加处理注入到敞口模具屮，立即闭合模具，让液态金属充分流动以充填模具，初步到达制件外部形状，随后施以高压，使温度下降已凝固的外部金属产生塑性变形，而内部的未凝固金属承受等静压,

机械安全I Mechanical Safety

机械安全同步发生高压凝固，最后获得制件或毛坯的方法。由于高压凝固和

塑性变形同时存在，制件无缩孔、缩松等缺陷，组织细密，力学性

能高于铸造方法，接近或相当锻造方法；无需冒口补缩和最后清理, 因而液态金属或合金利用率高，工序简化，为一具有潜在应用前景

的新型金属加工工艺。

1.2.挤压铸造的特点

挤压铸造的工艺对铸造设备有特殊的要求，并且目前只对部分

铸件有较好的效果。首先，挤压铸造设备，需要提供低速但流量较

大的液态金属填充能力，速度约为0. 5"3m/s,流量可达P5kg/s, 这样熔融态金属才能平稳地将铸型内气体排出，并填充铸型，随后铸型填

满的瞬间（50nis'150ms）,应能将铸型内铸造比压提升到60"100\lPa,

这样合金便能在高压下凝固成型。由于前述的低速大流量，且挤压

铸造内浇道有冒口补缩的作用，内浇道口径较大，且位于铸件最肥

厚的部位。

由于上述特点，挤压铸造适合厚壁铸件（10"50mm）,但铸件尺

寸不宜太大（小于200mm）o与压铸相同，挤压铸造只可使用脱模剂,

不适用保温涂料，故而金属凝固速度极快，达到300^400摄氏度/s, 与金属型重力铸造冷却速度相比，达到了其3'5倍，伸长率高于其他铸造方法约2~3倍。

挤压铸造的生产工艺流程

以直径190系列的铝活塞为例，介绍挤压铸造的工艺流程，挤

压铸造借鉴于压力铸造和模锻工艺，其大体工艺流程为把液态金属

直接浇入金属模内。然后在一定时间内以一定的压力作用于熔融的

金属液体使Z成形。并在此压力下结晶和塑性流动。从而获得铸件。在315t的液压机上生产铝活塞的具体流程是：首先将铝加热到

700^720摄氏度，形成铝液，倒入凹模屮，进行扒渣得到相对纯净的铝液，液压机上缸下行，上压头对铝液加压，主缸的峰值加压压力

达到280t,上压力加压至最大表压力22MP&起，到上压头起模止，维持保压时间在350秒，保压结朿后开模，用底缸将铸件顶出即可。

整体上可分为四个步骤，模具准备，浇注，合模加压，开模出件。

具体的铸造过程，注意的参数如下：

顶缸上升速度和金属流速；对铸造机而言，顶缸上升速度应该

是丰富可调的，而金属流速须由铸件壁厚和尺寸决定，以不产生湍流，平稳填充铸型为原则，铸件的壁厚越大，尺寸越小，则流速较小，壁厚越小，尺寸越大，则流速较大。

挤压机顶缸上升顶力和瞬间及时增压速度；当前我国普遍装备的油顶机顶缸顶力足够满足挤压铸造的需求。瞬间及时增压速度是较为重要的参数，在合金液刚刚充满铸型之初，铸造比压极小，在50ms" 150ms内，下顶缸顶力上升到额定顶力，以保证高比压下合金液凝固成型。

挤压铸造缺陷分析

以铝活塞为例，介绍常见的挤压铸造的缺陷分析和解决措施。

3. 1.气孔

气孔的出现一般是由于最初的铝液中气体含量较高，或者浇注过程中侵入了气体，因此气孔可分为析出性气孔和侵入性气孔。具体的应对措施由其形成原因入手。析出性气孔的减少，主要需要对铝液的精炼处理进行强化，得到含气量低的铝液。侵入性气孔则涉及更多的流程，首先熔融态合金注入模具的速度要平稳，不超过

0. 08m/s,避免产生涡流卷入气体，并且充分排出铸模中的气体，速度太低也可能造成金属凝固而没有充满铸模，这需要由上压头加压速度来控制，一般厚壁铸件需控制住0. 03~0.06m/s,而壁薄的铸件则速度稍高，控制在0. 05^0. 08m/so

3. 2.缩松和缩孔

缩松和缩孔会伴随着气孔产生，通常会出现在活塞最后凝固的区域，上压头下行至型腔封闭时，铝液存在向上的反向流动，而挤

压铸造不能设置冒口补缩，故只能将未凝固的铝液挤入活塞销座和

头部热节处，实现补缩，这有赖于上压头的压力对铸件进行压缩，

而压力不足会导致补缩效果不明显，活塞稍座和头部可能出现缩孔

和缩松。

对于该问题，首先是对上压头的压力进行合理选取，依据合金类型和铸件外形因素设置压力。上压头的最低压力值需在80MPa以上，而最高不宜超过120MP&,在该范用内逐步提高压力值以减少缩松和缩孔，其次，一定的保压时间也是消除缩松和缩孔所需条件，

持续的保压屮，确保金属能够全部冷却凝固，不发生卸压后仍有液