鋁合金輪狀零件擠壓鑄造成型新技術(shù)

董 奔

（中鐵建電氣化局集團(tuán)軌道交通器材有限公司，江蘇 常州 213100）

隨著現(xiàn)代化工業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)零件的制造也向著越來(lái)越輕量化與強(qiáng)韌化的方向發(fā)展，鋁合金作為一種高強(qiáng)度、低密度且熱加工性能好的合金，能夠有效滿(mǎn)足零件加工需求。在鋁合金的零件制造過(guò)程中，為最大程度上滿(mǎn)足制作需求，因此采用擠壓式鍛造方式[1]。相對(duì)于其他鍛造工藝，擠壓式鍛造方式有著生產(chǎn)效率高、適應(yīng)范圍廣的有點(diǎn)，將鋁合金材料與擠壓鑄造工藝結(jié)合起來(lái)能夠更好的實(shí)現(xiàn)鋁合金零件鍛造。鋁合金零件擠壓鑄造成型新技術(shù)更加適用于輪狀零件的鑄造，鑄造過(guò)程中主要采半固態(tài)漿料，在壓力較低的情況下就能夠完成形狀復(fù)雜且高性能的鑄件[2]。因此對(duì)鋁合金輪狀零件擠壓鑄造成型新技術(shù)進(jìn)行研究，消除現(xiàn)有鑄件過(guò)程中存在的缺陷，提高鑄件質(zhì)量與合格率。

1 鋁合金輪狀零件擠壓鑄造成型新技術(shù)

表1 鍛造鋁合金材料標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)成分

表2 鍛造鋁合金材料實(shí)際化學(xué)成分

爐；熱處理設(shè)備為固溶處理爐一臺(tái)。在鋁合金輪狀零件制作中，主要以Al-Cu鋁合金為材料[3]。這種合金有著高強(qiáng)力學(xué)性能。在擠壓鑄造成型過(guò)程中過(guò)程中，主要合金材料為Al-Cu-Mg系的變形鋁合金與ZAlCu5Mn高強(qiáng)度合金材料。鍛造材料標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)成分與實(shí)際化學(xué)成分如表1、2所示。

鍛造準(zhǔn)備過(guò)程中，需要先根據(jù)零件自身的實(shí)際情況，計(jì)算出每個(gè)零件的重量。在對(duì)爐料的準(zhǔn)備過(guò)程中，為避免在制作過(guò)程中將爐料的影響降到最低，在對(duì)材料熔煉前對(duì)所有爐料進(jìn)行處理，保證表面出現(xiàn)金屬光亮。在熔化前進(jìn)行預(yù)熱后，將爐料切割成合適的大小后進(jìn)行熔煉。鍛造過(guò)程中需要包括出渣劑、精煉鋁液用氬氣等非金屬輔助材料以及包括澆勺等工具[4]。處理中對(duì)擠壓鑄造模型主要存在的幾點(diǎn)要求為，能夠保證較高的生產(chǎn)率的條件下，保證模具使用壽命。因此，模具的選擇上需要考慮經(jīng)濟(jì)性、生產(chǎn)率、勞動(dòng)質(zhì)量等多方面因素，保障鋁合金輪狀零件基本鑄造要求。擠壓鑄造成型過(guò)程中熔煉標(biāo)準(zhǔn)慘遭鋁合金精煉規(guī)范，將坩堝內(nèi)雜物清理干凈后，進(jìn)行預(yù)熱。石墨坩堝預(yù)熱至暗紅色后，加入爐料將其融化。待爐料完全融化后將清渣覆蓋劑撒到金屬液表面。保持760℃的溫度通入氬氣進(jìn)行旋轉(zhuǎn)吹起精煉，經(jīng)過(guò)10min～15min后進(jìn)行扒渣。擠壓鑄造成型工藝流程，如下圖1所示。

圖1 擠壓鑄造成型工藝流程

在對(duì)鋁合金輪狀零件擠壓鑄造成型新技術(shù)處理過(guò)程中，主要用到的設(shè)備有壓力設(shè)備為四柱油壓機(jī)一臺(tái)；熔煉設(shè)備為額定電壓380V、額定功率30KW的SDL200F石墨坩堝電阻

在擠壓成型過(guò)程中，需要重點(diǎn)對(duì)工藝參數(shù)、保壓時(shí)間、合金液澆筑溫度等進(jìn)行把控。ZAlCu5Mn材料一般用兩級(jí)淬火，水溫為60℃～80℃。Al-Cu-Mg系列合金材料采取T4熱處理技術(shù)。對(duì)兩種材料的逐漸進(jìn)行固溶處理后，快速將其從固溶液中取出后在合適溫度的水箱中進(jìn)行淬火，進(jìn)行最終處理。

2 鋁合金輪狀零件擠壓鑄造成型新技術(shù)應(yīng)用效果

為保證本文提出的鋁合金輪狀零件擠壓鑄造成型新技術(shù)的有效性，進(jìn)行應(yīng)用效果論證，論證采用相同質(zhì)量與大小鋁合金輪狀零件鑄造模型進(jìn)行對(duì)比。為保證研究過(guò)程的嚴(yán)謹(jǐn)性，采用傳統(tǒng)鑄造方法，作為兩種方法結(jié)果的對(duì)比，對(duì)鋁合金輪狀零件鑄造合格率進(jìn)行對(duì)比統(tǒng)計(jì)。對(duì)比結(jié)果如下圖2所示：

圖2 論證結(jié)果曲線(xiàn)

圖2代表兩種方法的鑄造零件合格率，其中合格率越高則證逐漸效率越好。則根據(jù)上圖分析可以得出，本文提出的鋁合金輪狀零件擠壓鑄造成型新技術(shù)與傳統(tǒng)鑄造方法相比有著很大差別。但從鑄造的零件合格率上進(jìn)行考量，本文提出的鋁合金輪狀零件擠壓鑄造成型新技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢(shì)，特別當(dāng)零件鑄造量較大且需要進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間處理時(shí)，根據(jù)上述數(shù)據(jù)圖可以看出，鋁合金輪狀零件擠壓鑄造成型新技術(shù)與傳統(tǒng)鑄造方法相比，鋁合金輪狀零件擠壓鑄造成型新技術(shù)能夠有效對(duì)鋁合金輪狀零件進(jìn)行鑄造，通過(guò)加權(quán)分析，本文提出的鑄造方法與傳統(tǒng)鑄造方法相比零件合格率提高約10%。

3 結(jié)語(yǔ)

擠壓鑄造作為一種先進(jìn)的鑄造工藝，在對(duì)高強(qiáng)度、高硬度的鋁合金輪狀的鑄造中有著很大的優(yōu)勢(shì)。在對(duì)鋁合金輪狀零件擠壓鑄造成型新技術(shù)的研究過(guò)程中，主要針對(duì)鍛造過(guò)程中各個(gè)環(huán)節(jié)中需要注意的重點(diǎn)進(jìn)行分析，并對(duì)其進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用論證，消除現(xiàn)有鑄件過(guò)程中存在的缺陷，提高鑄件質(zhì)量與合格率。