液态模锻

出处：按学科分类—工业技术 北京工业大学出版社《热加工手册》第586页（2714字）

8．1．2．1 液态模锻实质及工艺流程

液态模锻是一种将一定量的熔融金属直接浇入金属型腔，然后以一定的压力作用于其上，使之结晶和发生轻微的塑性变形，达到最终成形的少无切削的压力加工方法．

图8-7 黑色金属正挤压实心件的单位挤压力算图

液态模锻的实质是铸造和锻造相结合的工艺，它既具有铸造工艺简单、成本低、能成形形状复杂的毛坯的特点，同时又具有组织细密的特点．表8-8为不同成形方法的活塞(LD11)力学性能对比．

液态模锻的工艺流程主要为：

表8-8 不同方法成形的活塞力学性能对比(LD11)

图8-8 黑色金属正挤压空心件的单位挤压力算图

图8-9 黑色金属反挤压杯形件的单位挤压力算图

金属液和模具准备→浇注→合模施压→开模取件→冷却及热处理→检验入库．

8．1．2．2 液态模锻的基本参数

在液态模锻中，锻件的质量与下列工艺参数有很大关系．

1．比压值

加压的目的是使金属在静压作用下去除气体，同时有利于金属的填充．

锻件直径越校外形越复杂，金属浇注温度越低，加压速度越慢，所需的比压越大．一般说来，有色金属锻件的比压不低于50MPa，圆柱形钢锻件的比压不低于250MPa．

2．加压开始时间

加压开始时间是指液态金属注入模膛至加压开始的时间间隔．加压开始时间的选择主要与合金熔点和特点有关，一般对于钢锻件，只要生产节拍许可，此时间愈短愈好；对于有色金属，则加压前延时10～20s；对于易产生偏析的锻件，延时时间可更长些．

3．加压速度

加压速度过快，金属液易卷入气体，产生金属飞溅；过慢，自由结壳太厚，降低加压效果．加压速度的选择，对于小锻件取0．2～0．4m／s，大锻件取0．1m／s．

4．保压时间

保压时间是指升压阶段结束直至卸压的时间间隔．保压时间主要取决于锻件厚度，实践表明，钢件可按每10mm厚度取5s；铝件直径小于50mm时，每1mm厚度取0．5s，厚度大于100mm时，取1～1．5s／mm；铜合金厚度小于100mm时，可取1．5s／mm．

5．浇注温度

浇注温度过高或过低都会增加形成缩孔的倾向，增大比压值．其选用可取液相线温度以上50～100℃左右，对于形状简单的厚壁件取下限；对形状复杂或薄壁件取上限．金属浇注温度可按表8-9查龋

表8-9 金属浇注温度

6．模具温度

模具温度低，降低加压效果，易产生冷隔、柱状晶等缺陷；过高，容易粘焊，加速模具磨损．模具温度的选用，对于铝合金，预热温度150～200℃，工作温度200～300℃；铜合金，预热温度200～250℃，工作温度200～350℃；黑色金属，预热温度150～200℃，工作温度200～400℃．温度过高时应使用冷却装置，以保持合适的工作条件．

7．模具涂层与润滑

液态模锻模具受热腐蚀、热疲劳严重，使用前可涂一层隔热层，然后再在涂层上喷润滑剂，这样可减少模具磨损，脱模容易．润滑剂的选用与压力铸造基本相同．

8．1．2．3 液态模锻的模具设计

在设计液态模锻的模具时应考虑若干因素，其中凸凹模间隙、拔模斜度、排气槽、模具材料等的选取可见表8-10．

表8-10 模具设计参数

凹模壁厚可按下式选用：

式中 D——凹模外径，mm；

d——凹模内径，mm；

σ_s——使用温度下的屈服强度，MPa；

p₀——液态模锻时最大工作压力，MPa；

k——安全系数，取1．5～2．

8．1．2．4 液态模锻设备

1．通用液压机

对于形状简单的锻件，如实心件、杯形件、通孔件、管件等，均可直接利用通用液压机压制；稍微复杂的锻件，则可增设必要的工艺装置．

2．万能液态模锻液压机

万能液态模锻液压机同时具有水平方向和垂直方向的合模力，以及垂直方向的压制力．