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雖然一般硬鋁合金的硬度在380-450Mpa之間,幾乎高于一般鑄成鋁合金硬度的三倍,而超硬鋁合金的氣壓更可達600Mpa。盡管形變鋁合金的單價比鑄成鋁合金高,其成形成本也比鑄成工藝高一些,但雖然能明顯減少產品結構體積,再加之能進行進一步退火強化、焊接和表層陰極水解處理,后者的性價比卻明顯高于前者,因此,越來越多的公開場合,都希望采用或改用形變鋁合金制造零件。而對于體育運動類部件的采用公開場合,如飛機、輪船、汽車摩托車、體育運動自行車等,減輕重量帶來的節能經濟效益和速度經濟效益,形變鋁合金更具有極為重要的競爭優勢。
雖然連鑄連鍛技術的明顯不斷進步,與機械加工件結構一樣繁雜的形變鋁合金呂普縣,也能以相似的車間成本,十分輕松順利地制造出來,因此,采用形變鋁合金替代現代的鑄成鋁合金制造呂普縣,不僅具有經濟競爭優勢,并已成為一類潮流與趨勢了。
1鑄成鋁合金與形變鋁合金的基本情況與操控性對比
1.1工業用鋁錠分成兩大類:鑄成鋁合金和形變鋁合金。一般蔡伯介,鑄成鋁合金適用于于以鑄成方法制造鋁鑄件,而形變鋁合金適用于于以阻力加工(抬升與角蕨)方法制造鋁產品。
1.2形變鋁合金包括:隔熱鋁(LF)、硬鋁(LY)、超硬鋁(LC)、鍛鋁(LD)和特殊鋁(LT)。雖然形變鋁合金平均綜合機械操控性總比鑄成鋁合金高(鑄成鋁合金的鍛態操控性,平均也比其鑄態操控性高幾成以上),很多牌號的形變鋁合金,它還可以通過淬火和時效等退火方式來提高機械操控性,因此,工業設計上希望更多地應用領域形變鋁合金,以滿足采用上的明確要求。
1.3兩方面的因素限制了角蕨鋁合金的應用領域范圍或削弱了其工業動力系統性:
一是形變鋁合金的鑄成操控性很差,其固體流動性一般僅及鑄成鋁合金的三分之一,用現代的鑄成方法極難制造出結構很繁雜的呂普縣。
二是即便以鑄成方法制造形變鋁合金呂普縣,如果無法解決鑄成工藝一般存在的縮孔縮松及氣孔相紙瑕疵,那么,之后的退火和表層陰極水解工序也無法繼續。
而最根本的原因在于,鑄態的形變鋁合金呂普縣,即便其內部瑕疵消除,但雖然金相晶粒粗大并總呈枝AsS,退火后的操控性也大打折扣,或只與一般鑄成鋁合金操控性相似,采用此種相對廉宜的材料品種,就失去了其應有的經濟意義了。但連鑄連鍛技術的出現,卻有效地改變了此種狀況。
2連鑄連鍛技術概要
連鑄連鍛技術,它是指在同一臺設備用同一套鑄件,連續順利完成呂普縣的充型與角蕨制造,它的本質,是一類依靠武器裝備的功能實現的工藝技術。因此,不同的連鑄連鍛武器裝備,有不盡相同的連鑄連鍛細分工藝。
2.1連鑄連鍛設備,按設備的擺放方式,可分成船機和立式,按鑄成給湯方式,則分成濶瀨式和熱室式。連鑄連鍛工藝,按設備安裝的鍛壓動力系統缸數,可分成雙向連鑄連鍛和多向連鑄連鍛兩大類。
2.2兩種典型的連鑄連鍛工藝與武器裝備:一類是由蘇聯人發明者的,用油壓機順利完成的“固體金屬粉體”(或稱“熔湯角蕨”),而另一類則是運用我國發明者專利技術實現的“阻力鑄成粉體”(或稱“抬升機械加工粉體”——全稱“機械加工粉體”)。
2.2.1“固體金屬粉體”工藝與武器裝備技術
對于“固體金屬粉體”工藝,盡管我們未能清晰看到其明顯的“鑄”-“鍛”分開的過程,但用油壓機順利完成的此種工藝,其本質仍可歸類為連鑄連鍛工藝的一類。它也是雙向連鑄連鍛工藝的一類。
用油壓機順利完成的“固體金屬粉體”工藝,可制造一些結構不很繁雜,并且對呂普縣軸向體積精度明確要求不高的呂普縣。
雖然油壓機是一類通用的萬能設備,即便是用雙活動橫梁油壓機,它仍只有三個動力系統頭,因此,它是極難順利完成需多個動力系統頭并且是要連續的復合的體育運動才能表態的連鑄連鍛工藝。再加之它沒有充型機構,繁雜的呂普縣根本制造不出來。
在制造實踐中,用此種設備順利完成的工藝,制造效率很低,工業動力系統性并不好。雖然工藝方式的嚴重不足,工人要近距離機械式和接觸高溫鑄件與呂普縣,不僅勞動氣壓大,也極不符合現代工業的安全與文明制造明確要求。工藝方式的嚴重不足,也造成此種制造工藝太依賴操的技能,使工藝的隨機性與可靠性低,它已無法適應工業制造的不斷進步明確要求了。
2.2.2先進的“阻力鑄成粉體”工藝與武器裝備技術
“阻力鑄成粉體”工藝與武器裝備技術全稱“機械加工粉體”技術。這里面的“機械加工”,并不是我們狹義理解的“高壓機械加工”,它反而是一類廣義的基本概念,即包括了高壓機械加工、低機械加工成、重力鑄成、真空吸鑄等所有鑄成充型的工藝基本概念。
因此“機械加工粉體”技術,就是一類不論用什么樣的鑄成充型方式,但最終以“粉體”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類“原理性工藝”。
現時用得最普遍的設備,是船機濶瀨(熱室)機械加工粉體機。它的外形與現代機械加工機相似,可以配套采用現代的給燙、噴淋冷卻與取件機械手。已可制造最大鍛阻力為30000KN以上的“機械加工粉體”設備,可制造包括大型卡車的鍛壓輪轂、汽車發動機鍛壓缸體在內的呂普縣件。也可制造鎂合金與黑色金屬的連鑄連鍛呂普縣。雖然其制造節拍與一般機械加工機基本一樣,車間制造的工藝成本幾乎與機械加工工藝一樣。
3形變鋁合金的連鑄連鍛制造
3.1形變鋁合金與一般鑄成鋁合金連鑄連鍛制造的異同
從形式上看,形變鋁合金的連鑄連鍛制造,它與一般鑄成鋁合金的連鑄連鍛制造并沒有什么太大的不同:制造設備一樣,鑄件的外形結構體積一樣,但鑄件的內在結構與制造工藝參數卻有不少的差異。
3.2充型工藝參數不同。雖然形變鋁合金的鑄成流動性遠低于鑄成鋁合金,因此,其充型速度與充型阻力與一般鑄成鋁合金不盡相同,一般明確要求充型阻力要有所提高;雖然充型速度相對小了,鑄件的溫度控制明確要求需更嚴格一些。正常制造時,對鑄件的熱平衡明確要求會更高一些。另外,充型速度的減慢,一般會同步明確要求湯料的始鑄溫度適當提高。
3.3鑄件內在結構的不同點。雖然形變鋁合金的流動性低于鑄成鋁合金,它還明確要求鑄件的內澆道相對寬厚一些。但不同的形變鋁合金,不同結構的呂普縣,其差異仍然存在,這明確要求我們以實踐的觀點去解決,它需要摸索最佳鑄件結構參數的過程。
3.4綜合考慮解決形變鋁合金的流動性嚴重不足問題。我們無法獨立地看形變鋁合金的流動性,而是以最終的呂普縣成形質量為目標。
現時的“機械加工粉體機”,其充型速度、充型阻力與粉體力都設計成無級可調的功能,它為我們綜合權衡不同鋁合金的成形工藝特點,提供了最廣闊的方式,再加之始鑄溫度與終鍛溫度的控制,一方面雖然各項參數都有對其它參數一定的“替代效應”,它明確要求我們的技術人員對整套設備與工藝的掌握要相當熟練,而另一方面,它也為我們靈活運用這套工藝技術,提供了廣闊的空間,大大降低了包括難成形形變鋁合金在內的制造技術難度。
3.5重視對呂普縣的結構工藝性分析。對呂普縣的結構工藝性分析,是制定工藝實施方案的基礎,它是工藝效果甚至是工藝成敗的關鍵。它明確要求的是工藝技術人員對機械加工粉體技術的內在把握。
其中,最重要的是分型方案。我們無法按照lenses的分型思路,而應按鍛壓模的分型思路。但最大的挑戰還在于,我們能在多大程度上抽芯成形。如果呂普縣全部按鍛壓工藝性設計,所有的抽芯都不制造出來,就失去了連鑄連鍛工藝的特點、經濟競爭優勢與現實意義了!
3.6余料去除問題。形變鋁合金的氣壓與韌性都比鑄成鋁合金高,而內澆道的更粗厚,將使余料的去除成為一個新問題。總的建議是:設計內澆道的細節上有所考慮,配合鑄件的沖壓結構,運用鍛壓工步的動作,形成易折結構。如無法做到手工掰斷,則要考慮機械切斷的便易性。
4結語
形變鋁合金的連鑄連鍛制造是一個新生事物,它適應了現代工業品向輕形化高氣壓方向的發展明確要求,具有良好的應用領域前景。形變鋁合金的連鑄連鍛制造與一般鑄成鋁合金的連鑄連鍛制造差異并不算大,技術難度在可操作控制當中。熟練掌握一般鑄成鋁合金連鑄連鍛工藝,是制造繁雜結構形變鋁合金呂普縣的連鑄連鍛件的基礎。而“抬升機械加工粉體機”,是形變鋁合金連鑄連鍛最有工業動力系統性的工藝與武器裝備。
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