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如何在普通壓鑄機上利用擠壓壓鑄工藝

作者:AM8亚美来源:[AM8亚美公司]访问:480时间:2019-11-14

摘要 論述了傳統壓鑄和擠壓鑄造工藝與設備的利用現狀,先容了擠壓壓鑄工藝的工藝特性及其經濟性,提出了在普通壓鑄設備上利用擠壓壓鑄工藝的方法。 關鍵詞:擠壓鑄造 擠壓壓鑄工藝 擠壓壓鑄機 模鍛 一、擠壓鑄造工藝與設備利用現狀 擠壓鑄造技術發明了65年 ,它所具有強大的技術上風,已為機械製造工藝行業所重視。可惜受傳統思維方式和設備研製滯後的製約,擠壓鑄造的上風仍未得以最充分的揭示。現時擠壓鑄造工藝基本以開式澆鑄立式擠壓方式進行,與工效最高的臥式冷室壓鑄工藝未能實現兼容。近年發展起來的立式閉模充型擠壓鑄造 ,與40年前發明的"精、速、密"壓鑄道理一樣,都是以壓射機構進行補縮,其公稱壓力有限,並未達到擠壓鑄造的補縮比壓要求,嚴格來說,還不能算作真正意義上的擠壓鑄造。 與壓鑄技術相比,現有擠壓鑄造設備工效不高,零件成形尺寸精度低,本錢相對較高。由於設備的主動化程度低 ,對工人的技能要求較高,操縱難度較大,勞動強度高 。同樣的零件,擠壓鑄造工藝的車間本錢約為壓鑄工藝的2---3倍 。加上壓射係統不完善,結構複雜的零件難以生產出來,限製了擠壓鑄造工藝的廣泛利用。 擠壓鑄造工藝推廣利用所存在的題目,是由於設備發展的滯後產生的 。現時傳統的擠壓鑄造工藝與設備,最大的關鍵在於未能真正與傳統壓鑄裝配的壓射係統有效結合,合模、鎖模與擠壓如何很好地結合起來是其關鍵的題目。不突破這一點,擠壓鑄造的工藝潛能就不能完全發揮出來,其對傳統壓鑄工藝的替換性上風也就難以充分表達,傳統壓鑄技術也不能借此技術進行複合而躍上一個新台階。 二、 在傳統壓鑄機上利用擠壓壓鑄工藝的上風 傳統壓鑄工藝與設備技術已相當完善,特別是臥式冷室壓鑄機及臥式壓鑄工藝,它的壓射與合模鎖模裝配 ,具有極強的工藝適應性。是以,擠壓鑄造工藝假如不能與傳統壓鑄設備相結合,將製約它的廣泛利用。跨出這一步,擠壓鑄造技術將出現另一個分支,這就是擠壓壓鑄技術。換言之,在傳統壓鑄機的基礎上利用擠壓鑄造技術,就是擠壓壓鑄技術。根據擠壓壓鑄本身工藝的特點,對傳統壓鑄機進行相應的完善改造,這套設備就是一台全新的擠壓壓鑄機了 。 1. 精確而全麵熟悉壓鑄工藝與傳統壓鑄機的功能 把握擠壓鑄造工藝的道理,在傳統壓鑄機上地簡單利用擠壓壓鑄工藝並不是件難事,關鍵的是突破傳統觀念。它需要對傳統壓鑄機所具有的性能有全麵充分的熟悉 ,也要對傳統壓鑄工藝有深刻的理解,還要清除那些先進為主的模糊熟悉。 事實上,現時傳統的壓鑄機,其功能已相當齊備,它不但能進行普通的壓鑄,還能進行擠壓壓鑄、帶型芯擠壓壓鑄;不但能進行各種的低壓鑄造、差壓鑄造、重力鑄造,增加抽真空裝配後 ,還能進行真空吸鑄、真空壓鑄、真空擠壓壓鑄。假如思想再放開一點,將半固態加工、模鍛的技術與之相結合 ,形成連鑄連鍛的工藝,也是可以有效實現的。 現有不少型號的壓鑄機 ,其壓射係統的壓射力、壓射速度都是"連續無級可調"的。就低壓鑄造、差壓鑄造、重力鑄造的工藝特性來說,在普通壓鑄機上進行上述工藝是沒有任何題目。在壓鑄機上安裝這類模具,也不是人們想象中那麽昂貴,由於它並非一定設計得如傳統壓鑄模一樣複雜。遺憾的是在實踐中我們難見相關的利用及報道。這是我們對傳統壓鑄機及傳統壓鑄工藝的一個熟悉誤區、觀念誤區和利用誤區。 2.傳統壓鑄工藝與設備的特點及與擠壓壓鑄工藝的適應性 傳統壓鑄機分兩類,一類是全液壓主缸合(鎖)模壓鑄機 ,另一類是曲肘機構鎖模壓鑄機。由於曲肘機構鎖模的設備製造本錢較低,現時市場上該類機型已占主導地位。 傳統壓鑄機有一個首要的特征 ,就是它的型號都是以鎖模力為主體參數命名的,我們現在常說某台壓鑄機是多少噸,就是指鎖模力的噸數。而擠壓壓鑄機,它不但有鎖模力的參數要求,還必須有一個擠壓補縮力的參數要求,且這個擠壓力參數還是最首要的指標。 如上所述,由於傳統壓鑄機有全液壓式和曲肘式兩種不同的機型,在進行傳統普通壓鑄時沒有分別 ,但假如用作擠壓壓鑄時就不同了。擠壓壓鑄與普通壓鑄的分別在於,鑄件在充型以後,擠壓壓鑄增加了一個主缸動力向前推進進行補縮的工步,而普通壓鑄則隻是自然冷卻,沒有補縮的工步。 在此還要細分和明確兩個概念,即合模力和鎖模力(或稱鎖模抗力)。合模力是指推進動模所需的向前的動力,鎖模力則是為抵抗充型、脹型所需的抗力,它可以隻是一個靜力(反感化力)。是以,以傳統壓鑄機直接利用擠壓壓鑄工藝 ,隻能利用其合模力,也隻有合模力才是一個向前推進的動力。合模力的大小,決定了擠壓補縮力的大小。是以,全液壓式傳統壓鑄機,其最大合模力就是其最大的鎖模力,也可作為其擠壓補縮力。而曲肘式壓鑄機的最大向前擠壓力即是其合模油缸力乘以鎖模機構的杠杆比,但最大也不能超過其鎖模機構所能承受的抗壓強度。用這類設備進行擠壓壓鑄,由於其合模初期位置並未到達合模機構的自鎖"死點",而擠壓終結位置才是其最大鎖模抗力的"死點",若以同樣壓鑄比壓充型,所能生產的零件的投影麵積有所減少。 3.界定擠壓鑄造的主體技術特征 擠壓壓鑄最高的擠壓補縮比壓約為普通壓鑄壓射比壓的5-10倍 。以擠壓壓鑄的擠壓比壓衡量,現時除了用四柱油壓機改造的立式開模澆注擠壓鑄造機符合擠壓鑄造主體技術指標外,其餘裝配實現的,還隻是屬於傳統壓鑄所屬工藝範圍,還不是真正意義上的擠壓鑄造。這個概念,我們是要界定清楚的。 4.以傳統壓鑄機壓射裝配進行擠壓壓鑄工藝的不可行性 現時傳統壓鑄機無論是哪一種鎖模機構,受帕斯卡定律的製約 ,設計的壓射力約是鎖模力的十分之一。現行壓鑄工藝一般要求壓射比壓大致在80MPa至130MPa 之間,每100噸鎖模力能承受壓鑄的投影麵積約150----250平方厘米。由於擠壓鑄造工藝所要求的是補縮比壓而不是壓鑄比壓,擠壓補縮比壓最高要求在500MPa至1000MPa 之間,對於小尺寸內澆口的壓鑄件,我們不能采取用壓射缸或輔助缸擠壓或"加壓"的方式進行冷卻補縮,必須由主缸動力擠壓補縮才有實效。若真以"精、速、密"壓鑄方式進行擠壓壓鑄,就要加大內繞口尺寸,使之具有順序凝固的特征。由於內澆道一般先於鑄件冷卻,不加大內澆口尺寸,擠壓補縮就根本不可能實現。這類方法對於很多壓鑄件是不適用的。如要達到上述擠壓補縮比壓,壓鑄機所能生產的擠壓壓鑄件投影麵積,就隻及本來的十分之一。傳統壓鑄機生產的毛坯本來"可壓鑄投影麵積"已不大,再減少九成,顯然是不經濟的,實踐上就失往了其利用的意義。現時的壓鑄機都有壓鑄充型後期的"加壓"環節,但壓鑄件氣密性缺陷仍然如故,用加大機型生產小件零件這類"大牛拉小車"辦法,效果也好不到哪裏往,所謂"精、速 、密"壓鑄,還隻是一個漂亮的名字,40年來都未見有實質性進步,生產這類壓鑄機廠家的貿易性宣傳,倒強化了工程技術和利用職員的熟悉誤區,使人迷失了方向。 5.熟悉擠壓壓鑄技術的主體技術特征及其強大的技術經濟上風 擠壓壓鑄的主體技術特征,是體現"普通壓鑄充型,擠壓鑄造補縮"道理,它是利用現有壓鑄機完善的壓射係統進行充型,同時又盡最大限度避開金屬液相充型時帕斯卡定律對充型條件(零件可充型麵積)的製約。這一點具有很首要的意義,它也是擠壓壓鑄工藝的首要特征:擠壓壓鑄工藝誇大的是在滿足充型條件下,盡可能采用最低的充型比壓和速度,這類工藝思想,對要低壓充型的各種厚大零件和成功實現帶型芯壓鑄是一個莫大的上風。這是它能替換低壓、差壓 、重力鑄造及部分帶型芯翻砂鑄造工藝的啟事。擠壓壓鑄工藝的提出,極大地拓展了傳統壓鑄機和壓鑄工藝可利用的範圍,其重大的經濟性還在於,一台傳統壓鑄機如以1.4Mpa的低壓充型,所生產零件的投影麵積是本來的80----100倍,可以說,現有設備的工作台能安裝的模具有多大 ,就能生產多大尺寸的零件。用一台傳統J1140型全液壓400噸壓鑄機改造為同時具有400噸擠壓補縮力的擠壓壓鑄機,基本可以滿足擠壓壓鑄一般的汽車 、摩托車輪轂這類大規格零件的工藝要求了。以擠壓壓鑄的工藝性推測,一台同時具有500噸鎖模力和500噸擠壓力的擠壓壓鑄機,即可對付現時九成以上的壓鑄件生產,使用500噸以上鎖模力的傳統壓鑄機,已經是一個很不經濟的做法,對小型壓鑄廠來說,則具有極大的投資風險。 擠壓壓鑄工藝所包含技術經濟能量是令人讚歎的。一個同等規模的擠壓壓鑄廠,其設備投資將可比傳統壓鑄廠減少三分之二以上,其工藝適應性卻能覆蓋除翻砂鑄造外盡大部分的鑄造成型。擠壓壓鑄技術的提出,在觀念上的突破可能比其技術本身的突破,意義還要深遠。 6.擠壓壓鑄工藝與傳統壓鑄設備的切進口 以臥式壓鑄機為例,這類傳統設備不用新增加機械裝配,也能利用擠壓壓鑄工藝 ,也能生產擠壓壓鑄件,隻是所生產的零件結構稍為簡單 ,零件的厚度尺寸精度受到一定的限製。 由於傳統臥式壓鑄機並沒有一個專用的擠壓補縮機構 ,合模機構須同時承擔合模和擠壓補縮功能,所用的擠壓壓鑄模具,設計的凸模是必須是全部零件投影麵積,實質是一個"衝頭" ,與開式擠壓鑄造機所用模具相似,是一種最傳統、典型的擠壓鑄模具結構 。 是以 ,在傳統臥式壓鑄機上利用擠壓鑄工藝,需要控製好其合模的尺寸精度。最簡單的辦法,可通過所謂的"實時控製"控製好合模的精確位置。通過在壓鑄機上增加一個"位置電控"開關,並對壓鑄機的邏輯電路作相應的調整。壓鑄件厚度精度,受製於這個"位置電控開關"的可控精度。通過如許改進,全部擠壓壓鑄工藝與現有的立式閉模(衝頭式模具)反壓充型擠壓鑄造工藝極為相似。 用普通臥式壓鑄機進行擠壓壓鑄生產,由於是閉模充型,它不但可生產比傳統立式擠壓鑄造機開模澆注方法生產複雜結構的零件,而且由於壓射係統也比用四柱油壓機改造而成的擠壓鑄造機更完善,它也比立式閉模反壓擠壓鑄造方法可生產出更複雜的零件,其複雜係數與傳統壓鑄工藝是一樣的。 7.擠壓壓鑄的模具頂出裝配與傳統壓鑄模具的異同 用傳統臥式壓鑄機利用擠壓壓鑄工藝,還有一個很不同的特征是其頂出裝配。傳統壓鑄機一般使毛坯留在動模,而擠壓壓鑄工藝則是留在動模或靜模兩種情形都可存在,它對模具結構 、模具承力和模具本錢產生決定性影響 。新設計生產的擠壓壓鑄機必須充分考慮這個題目。 值得重視的是,擠壓壓鑄模承擔高壓擠壓補縮,它比傳統壓鑄模應具有更高的機械強度 ,應參考鍛壓模具的設計規範進行承壓強度設計,其頂出杆所需強度也比傳統壓鑄模具的大。 要更好解決擠壓壓鑄模具的強度和剛度這個題目,必須簡化擠壓壓鑄模具的結構,這就要按擠壓壓鑄工藝對傳統壓鑄機進行徹底的改造,或利用真實的擠壓壓鑄機了。 三、新型擠壓壓鑄機的設計和傳統壓鑄機的改造簡述 在傳統壓鑄機的基礎上改造擠壓壓鑄機,有兩種途徑 : 一是生產壓鑄機的廠家,按擠壓壓鑄工藝的特征,設計生產適應性廣的全能的擠壓壓鑄機。壓鑄機生產廠家按該技術思路設計生產的具有相同鎖模力和擠壓力的擠壓壓鑄機,整機的製造本錢隻比普通壓鑄機高3%擺布。具體改進方案可參考該技術相關的專利文獻先容。 二是現有的壓鑄廠家對其自有壓鑄機自行改造。 改造傳統的全液壓式鎖模壓鑄機為擠壓壓鑄機,本錢是最低的 ,它隻要在設備上加上鎖模機構,本錢在5000元至1萬元擺布,設備型號噸位大小,相差並不大 。 曲肘式鎖模壓鑄機在一般機械廠都能完成改造工作。改造用度一般為設備價值的5%擺布。將一台鎖模力為500噸的曲肘式壓鑄機改造為一台同時具有500噸鎖模力和的擠壓補縮力的擠壓壓鑄機 ,本錢約3萬元。 兩種不同種別壓鑄機改釀成的擠壓壓鑄機,其擠壓壓鑄模具結構會有所差異,這是設計職員需要留意的 。有關擠壓壓鑄模具的特點,將另文先容。 四、結語 擠壓壓鑄工藝與設備技術的提出,使擠壓鑄造技術大大向前邁進了一步,但它還是一個新生事物,有待同行們在實踐中豐富和進步。

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