液態（tài）模鍛液壓機

　　液態模鍛液壓機

　　液態模鍛，又稱擠壓鑄（zhù）造、連鑄連鍛，是一種既具有鑄造特點，又類似模鍛的新（xīn）興金屬成形工藝。它是將一定量的被鑄金屬液直接澆注入塗有潤滑劑的型腔中，並持續施加機械靜壓力（lì），利用金屬鑄造凝（níng）固成形時易流動和鍛造技術使（shǐ）已凝固的硬殼產生塑性變形，使金屬（shǔ）在（zài）壓（yā）力下（xià）結晶凝固（gù）並強製消除（chú）因凝固收縮形成的縮孔縮鬆，以（yǐ）獲得無鑄造（zào）缺陷的（de）液態模鍛製件。人們通常把這種方法稱之為液態模鍛。

　　特點

　　液態模鍛是鑄鍛相結合的一種新興工藝，它既具有鑄造工藝簡單、生產成本低、可製件形狀複雜的優（yōu）點（diǎn），又具有模鍛產品晶粒細密、組織均勻、力學性能（néng）好、成（chéng）型精度高的特點。主（zhǔ）要有以下幾點：

　　(1)在成形過程中，尚未凝（níng）固的金屬液自始至終在等靜壓的作用（yòng）下結晶凝固、流動成形;已（yǐ）凝固（gù）的金屬層在壓力下發生塑性變形，具有熱變形組（zǔ）織（zhī），晶粒細小，組織均勻，同時壓（yā）力使製件外側緊貼模具內壁，使工件形狀尺寸準確。

　　(2)由於先結晶凝固層產生塑性變形，要消耗一部分能量，因此金（jīn）屬液經受的等靜壓不是定值，而是隨著凝固層的增厚而（ér）下降。

　　(3)固液區在壓力作用下，發生強製性的補縮，從而能消除製（zhì）件內部縮孔疏鬆等缺陷，提高了製件力學性能。

　　(4)與（yǔ）普通熱模鍛相比，金屬液的流動性遠大於（yú）固體金屬，充填模具型腔的性（xìng）能較好，能夠用一副模具一次成形形狀比較複雜的製件。

　　(5)密度、力（lì）學性能基本等同模鍛件。

　　技術參（cān）數

　　在液態模鍛的成形過程中，涉及的工藝（yì）參數（shù）主（zhǔ）要（yào）有：液鍛比壓、加壓（yā）開始時間、保壓時間、模具預熱溫度、金屬液澆注溫度、模具潤滑等。研究工作者結合（hé）產品對液態模鍛的工藝參數作（zuò）了大量有（yǒu）益探（tàn）索現將幾個主要工（gōng）藝參數總結如下：

　　液鍛比壓

　　單位麵積上的壓力。壓（yā）力的作用（yòng）是使金屬液在等靜壓的作用下（xià）凝固，並消除製件氣孔、縮孔疏鬆等缺陷，從而（ér）使（shǐ）製件（jiàn）獲（huò）得較好的內部組織和較高的力學性（xìng）能。比壓過低時，未凝固的金屬液在先凝固的（de）封閉殼（ké）層內自由凝固，又液態金屬比固態金屬收縮值大，使最後凝固部分得不到（dào）補縮而產生縮孔疏（shū）鬆（sōng），使（shǐ）產品致密性下降;比壓過高（gāo），雖對提高產品性能有一定的作（zuò）用，但同（tóng）時會降低模具壽命，增加設（shè）備動力（lì）消耗及費用（yòng）。

　　開（kāi）始加壓時間

　　開始加壓時間即施壓前金屬液（yè）在模（mó）具內的停（tíng）留時間。開始（shǐ）加壓（yā）時（shí）間應以金屬液的溫（wēn）度不低於固相線溫度為準，因而金屬處於熔融狀態時加壓效果最好。開（kāi）始加（jiā）壓時間若過晚，金屬自由凝固（gù）外殼（ké）厚度增大，增加了變形抗力，減小了加壓效果，影響製件質量。實際上由（yóu）於（yú）現（xiàn）行的液壓機合型行（háng）程較長、速度（dù）較慢，模具與合金液溫差較大等原因，加壓（yā）隻可能過遲，而不會過早。因此應當在金屬液（yè）澆入金屬型型腔（qiāng）後立即加壓。

　　金（jīn）屬液澆注（zhù）溫度

　　合（hé）金的澆注溫度對零件的成形（xíng）質量有很大的影響，澆注溫度（dù）過高，容易產生縮孔，模具受熱（rè）浸蝕（shí）愈嚴重（chóng），加壓時，容易（yì）出現毛刺，可能會把（bǎ）模具卡住，甚至（zhì）會導致模具出現熱裂紋;澆注溫度過（guò）低（dī），會因為合金凝固過快而產（chǎn）生（shēng）澆不充足或（huò）冷隔缺陷，但是如（rú）果此時的比壓比較大，就可以很（hěn）好地避免因溫度低所造成的缺（quē）陷，所（suǒ）以一般都（dōu）會通過提高比（bǐ）壓來降低澆（jiāo）注溫度，這也正是液態模（mó）鍛的高比壓低溫穩定成形（xíng）的突出優點。因（yīn）為液態模鍛時希望（wàng）消除氣孔、縮（suō）孔縮鬆，而在較（jiào）低溫度澆注時，氣（qì）體易於從合金熔液內部逸出，易於（yú）消除氣孔;且一旦施壓（yā）後，還能使金屬液同時進人過冷狀態，獲得同（tóng）時形核的條（tiáo）件，進而獲得等軸晶組織。通常根據合金的液相線溫度和凝（níng）固範圍來確定理（lǐ）想的金屬液澆注溫度，一般控製在最低值，對於（yú）薄（báo）壁件或熱容量較小的合金澆注溫度（dù）可取高些，反之取得低些。

　　保壓時間

　　保壓時間是指從金屬液充滿模具型腔後開始到（dào）撤消壓力為止的時間段，這段時間實際上是金屬液在壓力下實（shí）現凝固（gù）、結（jié）晶和補縮的時（shí）間。保壓時間的長短，主要取決於製件斷麵的最大壁厚（hòu）， 一般取0.5~1Sec/mm。保壓時間過短，即製件心部尚未完全凝固即卸壓，會因製（zhì）件內部得不（bú）到補（bǔ）縮而產生（shēng）縮孔、縮鬆等缺陷（xiàn）;保壓時（shí）間過長（zhǎng），增加了製件內（nèi）應力，可能造成製件因凝固收縮而產生熱裂，影響（xiǎng）製件表麵質量。

　　模具預熱溫度

　　液態模鍛是將高溫液態金屬直接澆入模具中，凝固時放出（chū）的熱量使模具型（xíng）腔表麵溫度迅速升（shēng）高，在模具（jù）模（mó）壁方向存在溫度差而（ér）產生熱應力，故模具在使用前要進行均勻（yún）預熱，以減小溫差，降低熱應力。模具溫度過高，容易發（fā）生製件粘模，使脫（tuō）模困難;模具溫度過低，則使製件質量難以得（dé）到保證，如產生冷隔和（hé）表麵裂紋等缺陷（xiàn）。

　　冷卻

　　液態模鍛卸壓後，一（yī）般應立即脫模，故製件的出模溫度較高。為了防止高溫的製件空冷時在薄壁（bì）與厚壁的交界處產生裂紋，應將出模後的製件立即用沙子或者土埋（mái）上，待（dài）冷卻到 150℃以（yǐ）下時再取出空冷。

　　技（jì）術優缺點

　　(1) 液態模鍛可以消除製件內部的氣孔、縮孔和疏鬆等缺陷，產生局部的塑（sù）性變形，使製件組織（zhī）致密。加之，在壓力下結晶，還有明（míng）顯的細化晶粒、加快凝固速度和使組織均勻化的（de）作用。因而液鍛件的機械性能一般要高於普通鑄件，而接近甚至（zhì）達到同種合金的鍛件水平，同時它沒有鍛（duàn）件中通常存在的各向異（yì）性。

　　(2) 液態金屬在壓力下成形和凝固，使製件（jiàn）和型腔（qiāng）壁貼合緊密。模具之間的氣隙減小，使導熱係數增加，凝固速度加快，有利於晶（jīng）粒細化。且液鍛件有較高的表麵光潔（jié）度和尺寸精（jīng）度，其級別能達到壓鑄件的水平。所以，液態模鍛已（yǐ）成為近淨成形的一種重要方法。

　　(3) 液鍛件在凝固過程中，各部位處於壓應力狀態下（xià），有利（lì）於（yú）製件的補縮和防止製件裂紋的產生。因而，液態（tài）工藝的（de）實（shí）用性（xìng）較（jiào）強，適用的合金不受鑄造好壞的限製。它不僅（jǐn）適用於鑄造性能好的合金（jīn），而且也適用於鑄造性能不好的變（biàn）形合金。既可用於鋁、銅（tóng）、鎂（měi）、鋅等有色（sè）合金，還可用於鐵、鋼等黑色金屬，還用（yòng）於鎳、鈷等高溫合金，甚至可用於複合材料和鑄石等方麵。

　　(4) 液（yè）態模鍛是（shì）在壓力機或擠壓鑄造機上進行的（de）。便（biàn）於實現機械化、自動化、可大大減輕人的勞動強度，改善車間的生產環境。

　　(5) 由於凝固層產生塑性變形，要消耗一部分能量，因此金屬液經受的等靜壓值（zhí）不是固（gù）定不變的，而（ér）是隨著凝固層的增厚下降。

　　(6) 液態模鍛的固液區在壓力的作用下，發生強（qiáng）製性的補縮。對於薄（báo）壁和複雜的零件，因為製（zhì）件的冷凝（níng）速度快，有時來不（bú）及加壓就凝固了，因而，此工藝的（de）應用將受到（dào）限製。