挤压铸造原理及缺陷分析.docx

挤压铸造原理及缺陷分析集团企业公司编码：（LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689TTT289-挤 压 铸 造 原 理 及 缺 陷 分 析 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，然而实际生产中出现的 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 入到敞口模具中，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，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「5kg/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(50ms〜150ins)应能将铸型内铸造比压提升到60〜100MPa，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） 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人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之成 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 模中，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22MPa起， 到上压头起模止，维持保压时间在 350 秒，保压结束后 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0.05A0. 08m/so3. 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 SOMPa 以上，而最高不 宜 超过120MPa，在该范围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，持续的保压中，确保金 属能够全 部冷却凝固，不发生卸压后仍有液态金属继续凝固产生缩孔缩 松，同时， 过长的保压时间会导致模具温度升高，且脱模困难，不利于 模具的寿命， 经过验证，保压时间在 150s、350s 内，铸件质量较好，该 时间由铸件最大 壁厚来大致估计。

3. 3.氧化夹杂挤压铸造中，不设置浇冒口，也很少设置集渣包，排渣系统不足，但铝液在 熔炼和浇注中，不断产生氧化夹杂，在形成铸件后，氧化夹杂融入其中，导 致外圆氧化夹杂的缺陷对于氧化夹杂问题，首先铝合金的融化过程，温度精确控制在 700、720 摄氏 度，使渣浮起，除尽铝液内氧化渣，并且堆坍和浇勺也清理干净，浇注之时， 避免直接通过漏斗直浇道，可使用孔眼直径在 1mm 左右的过 滤网以便滤去 氧化渣和溶剂渣加压之前，进行一个快速的扒渣，由模壁向中心，从中心 剔除残渣，而在压制之前，不得有冷隔金属参与挤压 铸造过程挤压铸造是一项优质高效的生产工艺，如果各工艺环节控制得当，可以 产生 质量较好的铸件，然而在实际生产中，却因为种种原因产生缺陷， 给厂家和 使用者带来损失，本文对缺陷原因从技术上进行了分析，从生产流程上提出了应对措施，结合实际情况，使挤压铸造技术更好地用于 生产。