備受關(guān)注的鋁也您、鋅合金擠壓成形技術(shù)
在國際壓鑄會議上,有關(guān)鋅障般、鋁合金壓鑄問題的學(xué)術(shù)論文數(shù)量僅次于鎂合金缚窿,說明鋅棘幸、鋁合金壓鑄仍然是壓鑄合金的一大主流。但是妨舟,與前兩屆壓鑄國際會議相比问乌,擠壓(液、固態(tài))鑄造邦叶、半固態(tài)擠壓鑄造等技術(shù)更受重視寂齐,大部分論文與這兩項技術(shù)有關(guān),而單純的對普通高壓鑄造技術(shù)問題的研究尺笼,寥寥無幾肃逐。這可能與高壓鑄造技術(shù)日趨成熟在國際壓鑄會議上,有關(guān)鋅林下、鋁合金壓鑄問題的學(xué)術(shù)論文數(shù)量僅次于鎂合金袄肩,說明鋅、鋁合金壓鑄仍然是壓鑄合金的一大主流腋芜。但是再副,與前兩屆壓鑄國際會議相比,擠壓(液花炭、固態(tài))鑄造躬拢、半固態(tài)擠壓鑄造等技術(shù)更受重視,大部分論文與這兩項技術(shù)有關(guān)见间,而單純的對普通高壓鑄造技術(shù)問題的研究聊闯,寥寥無幾。這可能與高壓鑄造技術(shù)日趨成熟米诉,已成為一種成形的工藝等因素有關(guān)菱蔬。
有關(guān)鋁合金高壓鑄造工藝方面的文章,僅有瑞士布勒公司的Leo Iten 宣讀的“生產(chǎn)未來輕型汽車的鑄造工藝”荒辕。這篇論文針對未來輕型汽車對構(gòu)件的塑性汗销、可焊性和表面質(zhì)量要求的提高,需要采用真空壓鑄的特點抵窒,介紹了布勒公司的鋁合金真空壓鑄工藝弛针。采用這種工藝壓鑄的鋁合金件,具有可焊接李皇、可進行熱處理的特點削茁,鑄件的延伸率和表面質(zhì)量隨著真空度的提高而提高,完全可以滿足未來輕型汽車的要求掉房,并具備操作簡單茧跋、經(jīng)濟、靈活等優(yōu)點∽揭蓿可以說乃屈,通過這種鑄造工藝讓我們看到了高壓鑄造廣闊的發(fā)展前景。
繼半固態(tài)擠壓鑄造技術(shù)作為“第二屆中國國際壓鑄會議”重點交流的內(nèi)容后常苍,又成為本屆國際壓鑄會議的重點交流內(nèi)容兼英。清華大學(xué)的唐靖林先生對半固態(tài)合金瞬態(tài)流變行為及其初生相動力學(xué)演化進行了研究,采用瞬態(tài)流變試驗設(shè)備鸵丸,對A356合金瞬時切變速率進行了測試喳牌,得到了剪切力與時間的回歸關(guān)系式,比較理想地描述了剪切速率階梯變化時贪焊,半固態(tài)A356合金不同初生a相形態(tài)的瞬態(tài)流變行為玲院。作者引入了形態(tài)參數(shù)來表征某一狀態(tài)下初生a相的形態(tài)特征,揭示出液固溫區(qū)A356合金初生形態(tài)的動力學(xué)演化模型惦肴,以此推導(dǎo)出液固溫區(qū)A356合金瞬態(tài)流變分析模型淡早。這些研究成果對深入認(rèn)識鋁合金半固態(tài)擠壓過程中的流變行為具有指導(dǎo)意義。
北方交通大學(xué)的邢書明先生針對影響半固態(tài)產(chǎn)品性能和廢品率的重要因素—充型能力進行了實驗研究耳标,系統(tǒng)地實驗了加熱工藝參數(shù)對充型能力的影響巧鸭,分析了半固態(tài)坯料的擠壓充型特點。實驗結(jié)果表明麻捻,半固態(tài)合金的壓力充型能力受充型過程的壓力損失、溫度損失及半固態(tài)合金自身的性質(zhì)控制呀袱。在此基礎(chǔ)上贸毕,作者建立了半固態(tài)合金充型能力的定量預(yù)測表達式,為確定合理的半固態(tài)擠壓成形工藝參數(shù)提供了依據(jù)夜赵。
半固態(tài)坯料二次加熱是半固態(tài)加工技術(shù)的關(guān)鍵工序明棍,其目的是球化枝晶組織,獲得半固態(tài)漿料寇僧,這也是獲得高性能半固態(tài)擠壓制件的關(guān)鍵之一摊腋。為了獲得均勻的半固態(tài)漿料,二次加熱時需要精確控制坯料的溫度和分布均勻性嘁傀。然而兴蒸,受加熱方式的限制,獲得溫度精確细办、分布均勻的二次加熱坯料间歌,尚存在許多問題。為此认施,上海大學(xué)的許珞萍女士開展了非枝晶Al-Si-Mg合金感應(yīng)加熱溫度場的研究鹅址。這項研究是在感應(yīng)加熱的基礎(chǔ)上,利用溫度場數(shù)值模擬和溫度場實測,研究加熱電流頻率妨谦、試樣形狀和尺寸等對加熱溫度場的影響巡雄。結(jié)果表明巍棱,加熱電流頻率越大捣炬,加熱越快,但溫度分布越不均勻憾侮,加熱電流頻率最好選在中頻范圍內(nèi)(640~1000Hz)其摘;試樣橫截面越小受二,加熱速度越快,溫度分布越均勻均天,但加熱效率越低画鉴;試樣高度減小,加熱速度越快恢着,但溫差先小后大桐愉。因此,試樣尺寸和形狀最好與線圈相當(dāng)或相似掰派。這項研究的意義在于為制定合理的半固態(tài)二次加熱工藝提供了依據(jù)从诲。
太原重型機械學(xué)院的游曉紅女士以ZA27合金為研究對象,系統(tǒng)地研究了半固態(tài)擠壓前后合金的微觀組織特征靡羡。研究發(fā)現(xiàn)系洛,與普通鑄態(tài)相比,半固態(tài)ZA27合金在二次加熱后略步,薔薇狀的a相分離球化描扯,尺寸變得明顯細(xì)化,近球形的a相長大趟薄,邊緣變得光滑園整绽诚,利于擠壓成形;擠壓變形過程中產(chǎn)生的動態(tài)再結(jié)晶杭煎,能夠得到更為均勻細(xì)小的組織恩够,更利于擠壓變形的進行;此外枝徙,文中還提出了適宜半固態(tài)ZA27合金的二次加熱溫度應(yīng)該在390~425°C之間檬撒。
西安儀表廠的潘憲曾先生圍繞著半固態(tài)冶金和缺陷等問題展開了分析工作。著重討論了半固態(tài)棒材所需要的組織饺焕、短坯的重新加熱等問題南谈,并對產(chǎn)生氧化皮、共晶偏析草吠、硅晶體集聚和顯微縮松等缺陷的原因進行了分析国谬。作者指出殷缝,為了保證形成半固態(tài)所需要的組織,應(yīng)合理設(shè)置攪拌工藝程堤,否則將產(chǎn)生不良的組織形態(tài)蝇盖,從而引起缺陷的產(chǎn)生;二次加熱時谍线,為了獲得所需的液相分?jǐn)?shù)虎资,又要保證得到的細(xì)枝晶碎片粗化成球狀,應(yīng)注意固相形狀系數(shù)的大小工斤。根據(jù)試驗結(jié)果卷雕,固相形狀系數(shù)小于5時,細(xì)枝晶碎片能快速發(fā)育成半固態(tài)所需要的球狀結(jié)構(gòu)票从。此外漫雕,半固態(tài)缺陷的產(chǎn)生與攪拌和二次加熱工藝有關(guān),合理地控制這些工藝參數(shù)可防止缺陷的產(chǎn)生峰鄙。
液態(tài)擠壓工藝參數(shù)是影響擠壓合金鑄件組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的重要因素浸间,開展相應(yīng)的理論研究工作十分必要。為此吟榴,沈陽工業(yè)大學(xué)的李榮德先生魁蒜,從理論上對擠壓工藝參數(shù)與擠壓過程的關(guān)系進行了研究。研究時吩翻,首先假設(shè)凝固層增厚是已有晶核生長的結(jié)果兜看,微小區(qū)域包含固液兩相區(qū);所研究的區(qū)域內(nèi)宏觀凝固界面是始終以平面形式向液相區(qū)推進狭瞎。在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)了擠壓鑄件局部凝固時間與凝固層厚度的關(guān)系铣减,保壓時間與凝固時間的關(guān)系,最終得到了擠壓工藝參數(shù)脚作、鑄件參數(shù)、凝固熱力學(xué)與動力學(xué)條件之間的關(guān)系狈合。另外卓瞻,沈陽工業(yè)大學(xué)的于海朋先生,針對液態(tài)擠壓ZA43合金不同部位宏觀及微觀組織不同的問題捏描,通過研究擠壓過程中金屬的流動及變形特點更扰,從理論上推導(dǎo)計算了擠壓過程金屬的等效應(yīng)變和變形速度分布,解釋了組織形成的原因肘蜘。此外装呢,通過理論分析,作者提出增加固相率的均勻性讽空,可改變金屬變形速度和等效應(yīng)變分布乌烫,使擠壓合金獲得均勻的組織,而具體措施是適當(dāng)提高模溫和坯料的縱向溫度梯度。上述研究豐富了擠壓理論忍症,為實際生產(chǎn)中確定合理的擠壓鑄造工藝參數(shù)提供了依據(jù)蔑枣。
武漢科技大學(xué)的羅繼相先生,也對間接立式液態(tài)擠壓鑄造液流充型特性進行了研究稽及。通過分析液流的充填特性和充填過程中的壓力變化仿吞,探討了液流流速、液流壓力對制件質(zhì)量的影響捡偏。結(jié)果表明唤冈,液流充填型腔將出現(xiàn)噴射階段、壓力流階段和補縮階段及相應(yīng)的流動方式银伟;噴射流充填的部位比有壓力流充填的部位表面質(zhì)量好你虹,如果在相同的時間內(nèi)金屬液充填完畢,則壓力流成形的制件比噴射流形成的制件內(nèi)部缺陷少枣申;壓力流可使晶粒細(xì)化售葡;液流的流動壓力可保證制件成形,流體動壓力可使制件輪廓更清晰忠藤、表面光潔挟伙、尺寸精確,靜壓力可對內(nèi)澆道附近的金屬液凝固收縮進行強制補縮模孩。這項研究有利于指導(dǎo)制定改善液態(tài)擠壓鑄件內(nèi)在質(zhì)量的工藝方案尖阔。
此外,日本UBE公司的內(nèi)田正志先生通過對比各種擠壓榨咐、壓鑄工藝生產(chǎn)的鑄件性能參數(shù)疫题,對UBE公司的擠壓工藝進行了優(yōu)化,并介紹了該公司的半固態(tài)擠壓鑄造的特點忿韧。
近幾年韧似,利用壓力鑄造制備復(fù)合材料的技術(shù)得到了發(fā)展,研究成果不斷涌現(xiàn)成止,為復(fù)合材料的制備提供了一條新途徑浊笤。西北工業(yè)大學(xué)的齊樂華女士利用液態(tài)擠壓技術(shù)進行了Al2O3/LY12復(fù)合材料管、棒材的制備研究揣蒿。這種新工藝直接將非連續(xù)物增強金屬基復(fù)合材料制備成管秋胚、棒等型材類制品,省去了液態(tài)模鍛法所需的擠壓刨德、軋制等二次成形工序弊刁。通過對成形后的管材組織和斷口分析發(fā)現(xiàn),采用該工藝制備的復(fù)合材料型材汰日,增強纖維沿擠壓變形方向均勻分布鞋族,纖維與基體之間的結(jié)合是機械結(jié)合龟夜,斷口呈韌性斷裂特征。這說明采用該工藝可制備出高性能的復(fù)合材料制件包竹。
廣西大學(xué)的曾健民先生采用低壓鑄造技術(shù)制備了碳化硅顆粒增強復(fù)合材料燕酷。這項研究內(nèi)容較系統(tǒng)地分析了充型的動力學(xué),模擬了影響充型過程的因素周瞎。結(jié)果表明苗缩,粘度因素的影響大于重力因素,因而熔體充型更平穩(wěn)声诸,產(chǎn)生的渦流和液面波動小酱讶,溫度分布的方向性好,便于采用更快的加壓速度彼乌。這項研究為低壓鑄造生產(chǎn)復(fù)合材料制件提供了指導(dǎo)和借鑒泻肯。
在國際壓鑄會議上,部分作者介紹了本單位取得成功的壓鑄設(shè)計或生產(chǎn)工藝的經(jīng)驗慰照。廣東鴻圖科技股份有限公司的嚴(yán)卓榮先生灶挟,介紹了該公司生產(chǎn)壓鑄鋁合金整體梯級的成功工藝。東風(fēng)本田發(fā)動機有限公司的李建華也介紹了該公司生產(chǎn)轎車缸體的壓鑄生產(chǎn)工藝毒租,以及質(zhì)量管理方法等稚铣。
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