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技術資料

液態模鍛成形方法和特點

發布時間:2018-9-5
  液態模鍛是以熔融的金屬為原料,直接澆注到金屬模的型腔內,然后以一定的壓力作用于液態或半固態金屬上,使之在壓力下結晶并發生較小的塑性變形而最終成形。
  國外在20世紀30年代就開始進行液態模鍛的研究。目前俄羅斯已經擁有萬能液態模鍛液壓機,在其上生產有色金屬、鑄鐵、碳鋼、不銹鋼等各種材料的鍛件;美國的自動液態模鍛機從金屬熔化、澆注、成形、渣料處理全部實現自動化。目前在國內,液態模鍛也已經在生產上越來越多地得到應用,例如生產鋁合金活塞、鎳黃銅高壓閥體、儀表外殼、銅合金渦輪、球墨鑄鐵齒輪和鋼質法蘭等鍛件。
  液態模鍛的工藝流程一般是:原材料配制一熔煉一澆注一合模并加壓一熱處理一冷卻一卸模并頂出鍛件一檢驗入庫。
  按照加壓的方式,液態模鍛的工藝方法可以分為三種。
  (1)平沖頭加壓法如圖8所示,金屬液注入凹模3,平沖頭2下行與凹模構成封閉型腔,加壓力使液體凝固成形。
  (2)異形沖頭加壓法 如圖9所示,適用于軸對稱、形狀復雜的空心件,加壓時,金屬液略有反向流動。按沖頭端面形狀又分為凹形沖頭、凸形沖頭和復合形沖頭三種情況。
  
  圖8平沖頭加壓法
  1一芯子;2一沖頭;3一凹模  4一下模板
  (3)間接液態模鍛法 如圖8—90所示,適用于一模壓制多個鍛件。金屬液澆入下模3后,上模2與下模3合成型腔,凸模1下行把金屬擠入型腔成形。類似于立式壓鑄,但內澆道短而粗,金屬液以低速度壓入型腔,不易產生噴流和渦流現象,型腔內的氣體容易排出。
  
  (a)凹形沖頭 (b)凸形沖頭 (c)復合形沖頭
    圖9異形沖頭加壓法
  1一芯子;2一沖頭;3一凹模;4一下模板
  目前,液態模鍛一般是在液壓機上進行,液壓機的壓力和加壓速度能夠準確控制,夠在任意位置可靠地實現保壓,最適合液態模鍛的工藝需要。
  液態模鍛實質上是鑄造與鍛造的結合工藝,兼有鑄造與鍛造的雙重工藝特色。這就使其在兩個方面具有應用的優勢。
  ①可以用于成形種類繁多的材料,如有色合金、碳鋼、不銹鋼、脆性灰口鐵和球墨鑄鐵等。
  ②當產品形狀復雜,用一般模鍛工藝無法生產,而在性能要求上又高于鑄件時,采用液態模鍛更能發揮優越性。
  與壓力鑄造相比,液態模鍛具有以下特點。
  ①壓力鑄造時氣體不易排出,容易產生皮下氣泡、縮孔和裂紋,并難以避免渦流現象;而液態模鍛時氣體容易從型腔內排出,避免了相關缺陷,沒有澆注沖擊,可以克服渦流現象。
  
  圖10間接液態模鍛法
  1一凸模;2一上模;3一下模
  ②壓力鑄造時金屬液經過澆道進入模腔,可能會使金屬在壓力不足的狀況下結晶,導致鑄件晶粒粗大并存在縮孔;液態模鍛能使金屬在適當的壓力下結晶,鍛件組織致密、均勻。
  ③壓力鑄造模具結構比較復雜,澆道系統耗用較多的金屬液,材料利用率不高。而液態模鍛的模具結構比較簡單,使用壽命長,材料利用率也較高,生產成本低。
  與普通模鍛相比,液態模鍛與具有以下特點。
  ①金屬在壓力下凝固結晶,獲得的組織致密,強度性能與一般模鍛件相近,并且尺寸精確,表面光潔程度高。
  ②容易充填成形,所需要的液壓機噸位只相當于普通模鍛的1/5;一次性成形,不需多模膛模具,節省鍛模鋼材及加工費用。
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