工業(yè)用鋁錠分為兩大類:鑄造鋁合金和變形鋁合金。一般地說,鑄造鋁合金適用于以鑄造方法生產(chǎn)鋁鑄件,而變形鋁合金適用于以壓力加工(擠壓與鍛造)方法生產(chǎn)鋁產(chǎn)品。
變形鋁合金包括:防銹鋁(LF)、硬鋁(LY)、超硬鋁(LC)、鍛鋁(LD)和特殊鋁(LT)。由于變形鋁合金平均綜合機械性能總比鑄造鋁合金高(鑄造鋁合金的鍛態(tài)性能,平均也比其鑄態(tài)性能高幾成以上),很多牌號的變形鋁合金,它還可以通過淬火和時效等熱處理手段來提高機械性能,所以,工業(yè)設(shè)計上希望更多地應(yīng)用變形鋁合金,以滿足使用上的要求。
兩方面的因素限制了鍛造鋁合金的應(yīng)用范圍或削弱了其工業(yè)經(jīng)濟性:
一是變形鋁合金的鑄造性能很差,其液態(tài)流動性一般只及鑄造鋁合金的三分之一,用傳統(tǒng)的鑄造方法很難生產(chǎn)出結(jié)構(gòu)很復(fù)雜的毛坯。
二是即使以鑄造方法生產(chǎn)變形鋁合金毛坯,如果不能解決鑄造工藝普通存在的縮孔縮松及氣孔針孔缺陷,那么,之后的熱處理和表面陽極氧化工序也不能繼續(xù)。
而最根本的原因在于,鑄態(tài)的變形鋁合金毛坯,即使其內(nèi)部缺陷消除,但由于金相晶粒粗大并總呈枝晶狀,熱處理后的性能也大打折扣,或只與普通鑄造鋁合金性能相近,使用這種相對較貴的材料品種,就失去了其應(yīng)有的經(jīng)濟意義了。但連鑄連鍛技術(shù)的出現(xiàn),卻有效地改變了這種狀況。
“液態(tài)金屬模鍛”工藝與裝備技術(shù)
對于“液態(tài)金屬模鍛”工藝,盡管我們未能清晰看到其明顯的“鑄”-“鍛”分開的過程,但用液壓機完成的這種工藝,其本質(zhì)仍可歸類為連鑄連鍛工藝的一種。它也是單向連鑄連鍛工藝的一種。
用液壓機完成的“液態(tài)金屬模鍛”工藝,可生產(chǎn)一些結(jié)構(gòu)不很復(fù)雜,并且對毛坯軸向尺寸精度要求不高的毛坯。
由于液壓機是一種通用的萬能設(shè)備,即使是用雙活動橫梁液壓機,它仍只有三個動力頭,所以,它是很難完成需多個動力頭并且是要連續(xù)的復(fù)合的運動才能表態(tài)的連鑄連鍛工藝。再加上它沒有充型機構(gòu),復(fù)雜的毛坯根本生產(chǎn)不出來。
在生產(chǎn)實踐中,用這種設(shè)備完成的工藝,生產(chǎn)效率很低,工業(yè)經(jīng)濟性并不好。由于工藝手段的不足,工人要近距離手工操作和接觸高溫模具與毛坯,不但勞動強度大,也極不符合現(xiàn)代工業(yè)的安全與文明生產(chǎn)要求。工藝手段的不足,也造成這種生產(chǎn)工藝太依賴操作者的技能,使工藝的重復(fù)性與可靠性低,它已不能適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)的進步要求了。
先進的“壓力鑄造模鍛”工藝與裝備技術(shù)
“壓力鑄造模鍛”工藝與裝備技術(shù)簡稱“壓鑄模鍛”技術(shù)。這里面的“壓鑄”,并不是我們狹義理解的“高壓壓鑄”,它反而是一種廣義的概念,即包括了高壓壓鑄、低壓鑄造、重力鑄造、真空吸鑄等所有鑄造充型的工藝概念。
所以“壓鑄模鍛”技術(shù),就是一種不論用什么樣的鑄造充型方式,但最終以“模鍛”為終極特怔的連鑄連鍛工藝。連鑄連鍛工藝因而也被稱為一種“原理性工藝”。
現(xiàn)時用得最普遍的設(shè)備,是臥式冷室(熱室)壓鑄模鍛機。它的外形與傳統(tǒng)壓鑄機相近,可以配套使用傳統(tǒng)的給燙、噴淋冷卻與取件機械手。已可生產(chǎn)最大鍛壓力為30000KN以上的“壓鑄模鍛”設(shè)備,可生產(chǎn)包括大型卡車的鍛壓輪轂、汽車發(fā)動機鍛壓缸體在內(nèi)的毛坯件。也可生產(chǎn)鎂合金與黑色金屬的連鑄連鍛毛坯。由于其生產(chǎn)節(jié)拍與普通壓鑄機基本一樣,車間生產(chǎn)的工藝成本幾乎與壓鑄工藝一樣。
變形鋁合金的連鑄連鍛生產(chǎn)
變形鋁合金與普通鑄造鋁合金連鑄連鍛生產(chǎn)的異同
充型工藝參數(shù)不同。
模具內(nèi)在結(jié)構(gòu)的不同點。
綜合考慮解決變形鋁合金的流動性不足問題。
重視對毛坯的結(jié)構(gòu)工藝性分析。
余料去除問題。
總結(jié):變形鋁合金的連鑄連鍛生產(chǎn)是一個新生事物,它適應(yīng)了現(xiàn)代工業(yè)品向輕形化高強度方向的發(fā)展要求,具有良好的應(yīng)用前景。變形鋁合金的連鑄連鍛生產(chǎn)與普通鑄造鋁合金的連鑄連鍛生產(chǎn)差異并不算大,技術(shù)難度在可操作控制當中。熟練掌握普通鑄造鋁合金連鑄連鍛工藝,是生產(chǎn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)變形鋁合金毛坯的連鑄連鍛件的基礎(chǔ)。而“擠壓壓鑄模鍛機”,是變形鋁合金連鑄連鍛最有工業(yè)經(jīng)濟性的工藝與裝備。