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铝合金精密锻造技术探究

范长龙

哈尔滨中飞新技术股份有限公司,黑龙江哈尔滨,150060

摘要: 铝合金精密锻造技术在各个行业领域当中都具有较为广泛的应用,通过对铝合金精密锻造技术当中的液态模锻、半固态模锻、等温锻造、粉末锻造以及多向锻造等技术和工艺进行分析,加深对铝合金精密锻造技术工艺的了解,明确掌握多向模锻压力机配plc以及计算机控制系统的优势和作用,为铝合金精密锻造技术的后期发展方向进行创新,在铝合金精密锻造技术的革新基础上,减少对加工工艺和运行设备的使用,提高了生产行业的市场竞争能力。
关键词: 铝合金;精密锻造;工艺;设备
DOI:10.12721/ccn.2025.157031
基金资助:
文章地址:https://ccnpub.com/index.php/wenzhangd-2-67292

在使用铝合金精密锻造技术的过程中,能够直接将零件锻造成形,并且可以避免再加工等情况出现,在减少加工作业总量的基础上,尽快获得相应的零件尺寸,保障机械零件形状能够达到标准。在使用铝合金精密锻造技术的过程中,需要通过技术、工艺以及设备等方面的内容进行深入探究,及时的打破传统铝合金精密锻造工艺和设备运行阶段的局限性,在提高产品精确度的基础上,进一步提升产品的生产效率。

1. 铝合金精密锻造技术的相关工艺

1.1液态模锻工艺

液态模锻属于铸造以及锻造等两种成形工艺的集合体,并且能够同时凸显出此项工艺的特点,不仅确保液态模锻产品能够逐渐呈现出了组织致密性,并且能够在良好的力学性能支撑基础上,提高了表面的光洁程度,提升了对材料的利用效率,同时在形状复杂的零件生产过程中具有较强的适应性,并为有色金属材料的生产作业奠定了良好的基础。液态模锻是将相应的金属物质进行熔融之后,使其成为了液态的形式,再将其注入到相应的模具型腔后,在对其施加一定程度的机械静压力,使其能够在熔融的状态存在于金属上,再将其填充到模具型腔的内部,当发生流动、凝固以及塑性等方面的变形情况时,才能够获得与模具型腔的尺寸相互契合的零件或者毛坯物质。

1.2半固态的模锻工艺

半固态模锻与液态模锻之间具有一定的相似性,同时也属于热成型加工方法当中的一种,但通过对半固态模锻以及液态模锻工艺的使用效果进行对比,可以看出在液态模锻工艺的使用过程中,需要将金属加热到熔点之上,并逐渐呈现出熔融的状态;而半固态成型工艺的使用阶段,需要对金属的加热温度进行严格的把控,在通常情况下需要低于熔点温度,使金属能够处于半熔融的状态。另外,半固态模锻工艺在使用的过程中,需要将坯料进行加热,使其逐渐呈现出了半固态的状态,再将其快速的转移到模具型腔当中,在机械静压力的作用下,使其能够处于半熔融的状态,并确保相应的金属物质能够产生粘性流动、结晶以及塑性等方面的变形情况,从而进一步获得与模具型腔尺寸一致的零件或者毛坯。

在一般情况下,在半固态模锻工艺的使用过程中,需要根据方法的不同情况,将其划分为流变模锻工艺以及触变模锻工艺等两种不同的形式。其中,流变模锻在工业生产阶段的应用情况较少。另外,半固态模锻需要在液态以及固态等两种不同的状态下共同进行,通过将半固态模锻成形技术与液态模锻成形技术进行对比,可以及时的掌握半固态模锻成形技术的优点。半固态模锻成形技术可以在液态以及固态等两种成形条件的支撑基础上,不仅能够达到降低收缩效率的目的,还能够避免缩松以及缩孔等方面的缺陷问题。不仅如此,由于在使用半固态模锻成形技术的过程中存在固相,所以在成形的阶段可以避免气体的卷入,从而减少气孔缺陷等问题,确保在半固态成形状态下的零件质量能够得到有效提升。除此之外,在使用半固态模锻成形技术的过程中,对温度的要求普遍较低,能够有效延长模具的使用周期,使半固态模锻成形技术被广泛的应用于摩托车、汽车、航空航天、家用电器、电子产品以及通讯器材等生产行业的运行过程中,对此类行业产品的顺利生产奠定了有力基础。

1.3粉末锻造工艺

粉末锻造是以粉末为原材料,经过压制预成形、烧结、锻造等工序加工成具有一定形状和尺寸的精密锻件。粉末锻造成形是粉末冶金和精密锻造成形两种工艺的组合,所以粉末锻造工艺既具有粉末冶金成形性能好的特点又具有锻造成形能够改善材料组织和性能的特点,特别适合大批量、形状复杂零件的生产。目前粉末锻造工艺已广泛应用于生产汽车连杆、差速器等零件。

1.4等温锻造工艺

等温锻造是将加热后的毛坯放入到具有一定温度的模具型腔中,并在恒定的温度下和小变形速度下进行锻造加工,得到小斜度或者无斜度、小余量或者无余量的具有一定尺寸、形状和性能的锻件的一种热模锻加工方法。其中锻造温度和变形速度是等温锻造的两个关键工艺参数。由于等温锻造对温度和变形速度的限制,使等温锻造比热模锻造有更大的难度,但是等温锻造是在恒定的变形温度和低的变形速度下进行,使得锻造毛坯的动态再结晶更加充分,锻件组织均匀、力学性能良好,降低材料的变形抗力,提高材料的塑性。等温锻造工艺现已被广泛应用的航空、航天和汽车领域。

1.5多向锻造工艺

多向模锻工艺集合了挤压工艺和模锻工艺的特点。零件在多分模面的闭式模腔内成形,当轴向模闭合后,纵向模先后或者同时对工件施加压力,工件受到三个方向的压应力,在此状态下,金属的塑性显著提高。多向锻造成形工艺相对简单、成本低,通过现有的成形设备即可生产出大型致密零件,现已经成功应用于有色金属材料,如铝合金、镁合金和钛合金等。

2.铝合金精密锻造阶段的成形设备

铝合金锻造中常用的设备有锻锤、平锻机、液压机、螺旋压力机和特种锻压设备。锻压机是以液压油或水为工作介质进行能量的传递和转换的锻压设备,其工作原理遵循帕斯卡原理,根据工作介质的不同锻压机可分为油压机和水压机两种。锻压机具有结构紧凑、自动化程度高、功能多、配有操作和快速换模装置、有利于连续作业、生产效率比较高、易于实现高速化、过程自动化和智能化的控制,所以被广泛应用于塑性成形工艺中。多向模锻压力机配有PLC和计算机控制系统,具有以下优点:可以灵活地对运动中的行程、压力、速度进行控制;对重要部件的最优工作位置进行控制;对各种工作状态进行显示和监控;对系统、设备和温度故障可进行预测和保护;对产品的质量进行监控等。目前我国拥有世界上最大的800MN模锻压力机,这标志着我国成为世界最高等级的模锻装备国家。随着铝合金模锻件向着大型化、精密化的方向发展,大型精密多向模锻液压机备受重视。

结语:铝合金精密锻造技术逐渐朝着高效化以及完善化的方向进行转变,提高了产品的生产质量,进一步扩大了铝合金精锻技术在工业当中的应用范围,促使工业企业需要在发展的过程中,通过对复合以及联合等新型工艺的有效开发,实现对多样化成形工艺优势与特点的充分利用,及时的找出此项技术的操作原理和使用方法,在节约能源资源的基础上,优化工艺的操作流程,提高锻件的精确程度,保障了产品的生产质量。除此之外,相关成形设备需要朝着高效化、可控化、自动化以及智能化的方向转型,通过提高成形模具的精准度,提升铝合金精密锻造技术的应用水平。

参考文献:

[1]安肇勇,黄志垣,闫锋,等.精密铸造铝合金电机壳体的开发[J].铸造设备与工艺,2020,(02):25-28.

[2]王三民,张涛,廉继西,等.深冷处理技术在铝合金光电产品精密件上的应用[J].金属热处理,2020,(02):207-210.