液態(tài)模鍛鋁合金懸垂線夾研究

丁曉亮

摘 要：本文首先分析懸垂線夾液態(tài)模鍛生產(chǎn)工藝，然后探討液態(tài)模鍛的主要特點(diǎn)，最后總結(jié)液態(tài)模鍛常見的質(zhì)量缺陷，并提出質(zhì)量控制方法。研究表明，該工藝在提升產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)，節(jié)約了一定的材料。

關(guān)鍵詞：懸垂線夾;液態(tài)模鍛;質(zhì)量缺陷

中圖分類號：TG316.3文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1003-5168（2020）22-0050-02

Abstract： This paper first analyzed the production process of suspension clamp liquid die forging， then discussed the main characteristics of liquid die forging， and finally summarized the common quality defects of liquid die forging， and put forward quality control methods. The results show that the process can improve the product quality and save some materials.

Keywords： suspension clamp;liquid die forging;quality defect

架空電力線路的懸垂線夾用于將導(dǎo)線固定在絕緣子串上或?qū)⒈芾拙€懸掛在直線桿塔上，也用于換位塔上支持換位導(dǎo)線以及耐張轉(zhuǎn)角塔跳線的固定[1]。隨著我國電力事業(yè)建設(shè)的不斷發(fā)展，尤其是世界領(lǐng)先的特高壓輸電線路相繼建成并運(yùn)行，對特高壓輸電線路產(chǎn)品的要求越來越高。近年來，對特高壓金具的研發(fā)有了一定的突破與提高，其中懸垂線夾是特高壓輸電線路工程中極其重要的配套金具產(chǎn)品。目前，懸垂線夾的主要生產(chǎn)工藝為重力澆鑄。為滿足產(chǎn)品在使用過程中性能要求的提升，對其生產(chǎn)加工工藝提出更高的要求。為此，江蘇捷凱電力器材有限公司研發(fā)了液態(tài)模鍛（擠壓鑄造）生產(chǎn)懸垂線夾的新工藝。

1 懸垂線夾液態(tài)模鍛生產(chǎn)工藝及質(zhì)量控制

懸垂線夾液態(tài)模鍛生產(chǎn)工藝流程為：配料-熔煉-精煉-液態(tài)模鍛-去毛刺-熱處理-表面處理。其中，熔煉、擠壓鑄造、熱處理是特殊過程，在生產(chǎn)過程中必須嚴(yán)格按作業(yè)指導(dǎo)書操作，使產(chǎn)品質(zhì)量符合電力金具制造質(zhì)量相關(guān)要求。

液態(tài)模鍛的典型工藝過程分為鑄型準(zhǔn)備、澆注、合型加壓及開型取件4個(gè)步驟[2]。懸垂線夾采用四柱液壓機(jī)進(jìn)行液態(tài)模鍛。擠壓澆注前應(yīng)除渣、排氣、熔煉ZL-101A材料，溫度保持在750～760 ℃。熔化過程中的精煉變質(zhì)采用無毒害氮?dú)饧渔J，精煉溫度控制在720 ℃，加鍶為除氣后加入，再精煉。擠壓壓力是液態(tài)模鍛中最重要的工藝參數(shù)，壓力過低不能保證懸垂線夾內(nèi)部質(zhì)量;過高則會影響模具壽命。因此，在懸垂線夾擠壓過程中，應(yīng)保證壓力在17～25 MPa，以確保內(nèi)部結(jié)晶質(zhì)量。

2 液態(tài)模鍛的主要特點(diǎn)

第一，液態(tài)模鍛是以液態(tài)金屬為原料，直接澆入金屬模腔內(nèi)，然后以一定的壓力作用于液態(tài)或半固態(tài)金屬上，使其充滿型槽，并結(jié)晶凝固和產(chǎn)生微量的塑性變形，得到所要求的工件。對鋁-硅合金來說，其初晶硅和共晶組織在擠壓壓力作用下都會不斷細(xì)化和變小，因此產(chǎn)品致密性較高。

第二，在壓力下結(jié)晶，產(chǎn)品表面光潔度好。江蘇捷凱電力器材有限公司生產(chǎn)的同材質(zhì)的懸垂線夾產(chǎn)品，采用液態(tài)模鍛工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品表面光潔度明顯高于重力澆鑄生產(chǎn)的產(chǎn)品，大大提高了產(chǎn)品的防電暈性能。

第三，采用液態(tài)模鍛工藝生產(chǎn)，一臺設(shè)備日生產(chǎn)210套，重力澆鑄日生產(chǎn)為180套?？梢姡簯B(tài)模鍛生產(chǎn)能力較強(qiáng)。

第四，采用液態(tài)模鍛工藝生產(chǎn)，雖然模具成本比重力澆鑄模具稍貴，但液態(tài)模鍛工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，相同噸位產(chǎn)品，液態(tài)模鍛生產(chǎn)可以略微減小產(chǎn)品厚度，因其強(qiáng)度大大超過重力澆鑄生產(chǎn)的產(chǎn)品，從而節(jié)約材料。

3 常見的質(zhì)量缺陷與控制方法

3.1 壓力不足造成縮孔

縮孔是鑄件表面或內(nèi)部存在的一種表面粗糙的孔，輕微縮孔是許多分散的小縮孔，即縮松，縮孔或縮松處晶粒粗大?？s孔常發(fā)生在鑄件內(nèi)澆道附近、冒口根部、厚大部位，壁的厚薄轉(zhuǎn)接處及具有大平面的厚薄處。

為解決該缺陷，可采用雙重液態(tài)模鍛工藝。在進(jìn)行二次模鍛的過程中，可對范圍、深度、加壓時(shí)機(jī)等進(jìn)行調(diào)整，以有效克服整體或局部縮松、縮孔。圖1為懸垂線夾合模澆注示意圖，圖2為第1次擠壓示意圖，圖3為第2次擠壓示意圖。

3.2 液鍛過程中氣孔、氣泡類缺陷

為了使脫模更加方便，在鑄造前，要在模具內(nèi)側(cè)噴涂料。由于油劑涂料容易產(chǎn)生氣泡，并使鑄件也產(chǎn)生氣泡，形成鼓包，因此選用水劑涂料。在噴涂水劑時(shí)要保證均勻。澆注前，要把表面吹干，否則會出現(xiàn)爆炸事故。

模具排氣設(shè)計(jì)不合理也是產(chǎn)生氣孔、氣泡缺陷的主要因素。因此，應(yīng)在模具高處打上排氣孔，以在壓射時(shí)把空氣排出。圖4為懸垂線夾壓鑄模排氣孔設(shè)計(jì)示意圖。

3.3 夾渣類缺陷

鑄件斷面上有不規(guī)則的或明或暗的孔，孔內(nèi)常被熔渣充塞，此類缺陷稱為夾渣。該缺陷產(chǎn)生的原因主要為：金屬中有夾渣或型腔中有非金屬殘留物，在壓射前未被清除，在充填過程中溶渣和金屬同時(shí)澆鑄到型腔;壓鑄模具或者運(yùn)送、存儲鋁液的容器有雜質(zhì)。

為了解決此缺陷，江蘇捷凱電力器材有限公司采用鐵勺進(jìn)行澆注，在合模壓射前，對鋁液進(jìn)行扒渣，以免把雜質(zhì)帶入鑄件中。在開型面上設(shè)置集渣包，集渣包的深度為3～5 mm，大小以10 mm為宜，設(shè)置在動(dòng)模上，方便維修與清理。

4 結(jié)論

江蘇捷凱電力器材有限公司經(jīng)過多次試生產(chǎn)及檢測發(fā)展，應(yīng)用液態(tài)模鍛工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品力學(xué)性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過重力澆鑄生產(chǎn)的產(chǎn)品，同噸位產(chǎn)品可以節(jié)約一定的原材料。

參考文獻(xiàn)：

[1]董吉諤.電力金具手冊[M].3版.北京：中國電力出版社，2018.

[2]羅守靖.液態(tài)模鍛與擠壓鑄造技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.