液態(tài)模鍛

在液態(tài)模鍛的成形過程中，涉及的工藝參數(shù)主要有：液鍛比壓、加壓開始時(shí)間、保壓時(shí)間、模具預(yù)熱溫度、金屬液澆注溫度、模具潤(rùn)滑等。研究工作者結(jié)合產(chǎn)品對(duì)液態(tài)模鍛的工藝參數(shù)作了大量有益探索現(xiàn)將幾個(gè)主要工藝參數(shù)總結(jié)如下：

液鍛比壓

單位面積上的壓力。壓力的作用是使金屬液在等靜壓的作用下凝固，并消除制件氣孔、縮孔疏松等缺陷，從而使制件獲得較好的內(nèi)部組織和較高的力學(xué)性能。比壓過低時(shí)，未凝固的金屬液在先凝固的封閉殼層內(nèi)自由凝固，又液態(tài)金屬比固態(tài)金屬收縮值大，使最后凝固部分得不到補(bǔ)縮而產(chǎn)生縮孔疏松，使產(chǎn)品致密性下降；比壓過高，雖對(duì)提高產(chǎn)品性能有一定的作用，但同時(shí)會(huì)降低模具壽命，增加設(shè)備動(dòng)力消耗及費(fèi)用。

開始加壓時(shí)間

開始加壓時(shí)間即施壓前金屬液在模具內(nèi)的停留時(shí)間。開始加壓時(shí)間應(yīng)以金屬液的溫度不低于固相線溫度為準(zhǔn)，因而金屬處于熔融狀態(tài)時(shí)加壓效果最好。開始加壓時(shí)間若過晚，金屬自由凝固外殼厚度增大，增加了變形抗力，減小了加壓效果，影響制件質(zhì)量。實(shí)際上由于現(xiàn)行的液壓機(jī)合型行程較長(zhǎng)、速度較慢，模具與合金液溫差較大等原因，加壓只可能過遲，而不會(huì)過早。因此應(yīng)當(dāng)在金屬液澆入金屬型型腔后立即加壓。

金屬液澆注溫度

合金的澆注溫度對(duì)零件的成形質(zhì)量有很大的影響，澆注溫度過高，容易產(chǎn)生縮孔，模具受熱浸蝕愈嚴(yán)重，加壓時(shí)，容易出現(xiàn)毛刺，可能會(huì)把模具卡住，甚至?xí)?dǎo)致模具出現(xiàn)熱裂紋；澆注溫度過低，會(huì)因?yàn)楹辖鹉踢^快而產(chǎn)生澆不充足或冷隔缺陷，但是如果此時(shí)的比壓比較大，就可以很好地避免因溫度低所造成的缺陷，所以一般都會(huì)通過提高比壓來(lái)降低澆注溫度，這也正是液態(tài)模鍛的高比壓低溫穩(wěn)定成形的突出優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)橐簯B(tài)模鍛時(shí)希望消除氣孔、縮孔縮松，而在較低溫度澆注時(shí)，氣體易于從合金熔液內(nèi)部逸出，易于消除氣孔；且一旦施壓后，還能使金屬液同時(shí)進(jìn)人過冷狀態(tài)，獲得同時(shí)形核的條件，進(jìn)而獲得等軸晶組織。通常根據(jù)合金的液相線溫度和凝固范圍來(lái)確定理想的金屬液澆注溫度，一般控制在最低值，對(duì)于薄壁件或熱容量較小的合金澆注溫度可取高些，反之取得低些。

保壓時(shí)間

保壓時(shí)間是指從金屬液充滿模具型腔后開始到撤消壓力為止的時(shí)間段，這段時(shí)間實(shí)際上是金屬液在壓力下實(shí)現(xiàn)凝固、結(jié)晶和補(bǔ)縮的時(shí)間。保壓時(shí)間的長(zhǎng)短，主要取決于制件斷面的最大壁厚， 一般取0.5~1Sec/mm。保壓時(shí)間過短，即制件心部尚未完全凝固即卸壓，會(huì)因制件內(nèi)部得不到補(bǔ)縮而產(chǎn)生縮孔、縮松等缺陷；保壓時(shí)間過長(zhǎng)，增加了制件內(nèi)應(yīng)力，可能造成制件因凝固收縮而產(chǎn)生熱裂，影響制件表面質(zhì)量。

模具預(yù)熱溫度

液態(tài)模鍛是將高溫液態(tài)金屬直接澆入模具中，凝固時(shí)放出的熱量使模具型腔表面溫度迅速升高，在模具模壁方向存在溫度差而產(chǎn)生熱應(yīng)力，故模具在使用前要進(jìn)行均勻預(yù)熱，以減小溫差，降低熱應(yīng)力。模具溫度過高，容易發(fā)生制件粘模，使脫模困難；模具溫度過低，則使制件質(zhì)量難以得到保證，如產(chǎn)生冷隔和表面裂紋等缺陷。

冷卻

液態(tài)模鍛卸壓后，一般應(yīng)立即脫模，故制件的出模溫度較高。為了防止高溫的制件空冷時(shí)在薄壁與厚壁的交界處產(chǎn)生裂紋，應(yīng)將出模后的制件立即用沙子或者土埋上，待冷卻到 150℃以下時(shí)再取出空冷。

(1) 液態(tài)模鍛可以消除制件內(nèi)部的氣孔、縮孔和疏松等缺陷，產(chǎn)生局部的塑性變形，使制件組織致密。加之，在壓力下結(jié)晶，還有明顯的細(xì)化晶粒、加快凝固速度和使組織均勻化的作用。因而液鍛件的機(jī)械性能一般要高于普通鑄件，而接近甚至達(dá)到同種合金的鍛件水平，同時(shí)它沒有鍛件中通常存在的各向異性。

(2) 液態(tài)金屬在壓力下成形和凝固，使制件和型腔壁貼合緊密。模具之間的氣隙減小，使導(dǎo)熱系數(shù)增加，凝固速度加快，有利于晶粒細(xì)化。且液鍛件有較高的表面光潔度和尺寸精度，其級(jí)別能達(dá)到壓鑄件的水平。所以，液態(tài)模鍛已成為近凈成形的一種重要方法。

(3) 液鍛件在凝固過程中，各部位處于壓應(yīng)力狀態(tài)下，有利于制件的補(bǔ)縮和防止制件裂紋的產(chǎn)生。因而，液態(tài)工藝的實(shí)用性較強(qiáng)，適用的合金不受鑄造好壞的限制。它不僅適用于鑄造性能好的合金，而且也適用于鑄造性能不好的變形合金。既可用于鋁、銅、鎂、鋅等有色合金，還可用于鐵、鋼等黑色金屬，還用于鎳、鈷等高溫合金，甚至可用于復(fù)合材料和鑄石等方面。

(4) 液態(tài)模鍛是在壓力機(jī)或擠壓鑄造機(jī)上進(jìn)行的。便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化、可大大減輕人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善車間的生產(chǎn)環(huán)境。

(5) 由于凝固層產(chǎn)生塑性變形，要消耗一部分能量，因此金屬液經(jīng)受的等靜壓值不是固定不變的，而是隨著凝固層的增厚下降。

(6) 液態(tài)模鍛的固液區(qū)在壓力的作用下，發(fā)生強(qiáng)制性的補(bǔ)縮。對(duì)于薄壁和復(fù)雜的零件，因?yàn)橹萍睦淠俣瓤?，有時(shí)來(lái)不及加壓就凝固了，因而，此工藝的應(yīng)用將受到限制。

液態(tài)模鍛，又稱擠壓鑄造、連鑄連鍛，是一種既具有鑄造特點(diǎn)，又類似模鍛的新興金屬成形工藝。它是將一定量的被鑄金屬液直接澆注入涂有潤(rùn)滑劑的型腔中，并持續(xù)施加機(jī)械靜壓力，利用金屬鑄造凝固成形時(shí)易流動(dòng)和鍛造技術(shù)使已凝固的硬殼產(chǎn)生塑性變形，使金屬在壓力下結(jié)晶凝固并強(qiáng)制消除因凝固收縮形成的縮孔縮松，以獲得無(wú)鑄造缺陷的液態(tài)模鍛制件。人們通常把這種方法稱之為液態(tài)模鍛。

液態(tài)模鍛（擠壓鑄造）可分為兩大類：直接擠壓鑄造（direct squeeze casting）和間接擠壓鑄造（indirect squeeze casting）。直接擠壓工藝類似于金屬模鍛，壓力直接施加于液態(tài)金屬的整個(gè)面上；間接擠壓工藝與壓鑄接近，壓力通過澆道間接作用于液態(tài)金屬上。間接擠壓鑄件內(nèi)部質(zhì)量低于直接擠壓件而高于壓鑄件。

液態(tài)模鍛是鑄鍛相結(jié)合的一種新興工藝，它既具有鑄造工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低、可制件形狀復(fù)雜的優(yōu)點(diǎn)，又具有模鍛產(chǎn)品晶粒細(xì)密、組織均勻、力學(xué)性能好、成型精度高的特點(diǎn)。主要有以下幾點(diǎn)：

（1）在成形過程中，尚未凝固的金屬液自始至終在等靜壓的作用下結(jié)晶凝固、流動(dòng)成形；已凝固的金屬層在壓力下發(fā)生塑性變形，具有熱變形組織，晶粒細(xì)小，組織均勻，同時(shí)壓力使制件外側(cè)緊貼模具內(nèi)壁，使工件形狀尺寸準(zhǔn)確。

（2）由于先結(jié)晶凝固層產(chǎn)生塑性變形，要消耗一部分能量，因此金屬液經(jīng)受的等靜壓不是定值，而是隨著凝固層的增厚而下降。

（3）固液區(qū)在壓力作用下，發(fā)生強(qiáng)制性的補(bǔ)縮，從而能消除制件內(nèi)部縮孔疏松等缺陷，提高了制件力學(xué)性能。

（4）與普通熱模鍛相比，金屬液的流動(dòng)性遠(yuǎn)大于固體金屬，充填模具型腔的性能較好，能夠用一副模具一次成形形狀比較復(fù)雜的制件。

（5）密度、力學(xué)性能基本等同模鍛件。

液鍛技術(shù)的新發(fā)展有以下幾個(gè)方面：

(1)發(fā)展半固態(tài)成形技術(shù) 半固態(tài)加工利用了金屬?gòu)囊簯B(tài)向固態(tài)或固態(tài)向液態(tài)過渡(即固液共存)時(shí)的特性，綜合了凝固加工和塑性加工的長(zhǎng)處，即加工溫度低，比如鋁合金，與凝固加工相比，加工溫度可降低 120℃；變形抗力?。豢梢淮渭庸こ尚螤顝?fù)雜且精度要求高的零件。半固態(tài)技術(shù)在歐美國(guó)家及日本發(fā)展很快。

(2)用液鍛工藝生產(chǎn)復(fù)合材料 日本進(jìn)行了鋁—碳纖維、鋁—不銹鋼絲纖維等增強(qiáng)復(fù)合材料的液鍛研究，英國(guó)進(jìn)行了可選擇性的纖維、盤形剎車測(cè)徑器等液鍛研究，還研究了為改善以 Al-A12 為金屬母體成分鑄造顆粒性能時(shí)液鍛工藝的作用，國(guó)內(nèi)也進(jìn)行了馬達(dá)連桿軸瓦雙金屬液鍛工藝的研究等。

（3）液鍛工藝的新發(fā)展是液態(tài)擠壓 液態(tài)擠壓是在液態(tài)模鍛的基礎(chǔ)上，結(jié)合熱擠壓變形的特點(diǎn)而發(fā)展起來(lái)的一種液態(tài)成形工藝，其成形過程為：將液態(tài)金屬直接澆入擠壓桶內(nèi)，借助擠壓沖頭對(duì)未凝固液態(tài)或準(zhǔn)凝固金屬施以壓力，使其在壓力下發(fā)生流動(dòng)、結(jié)晶和凝固。隨后，擠壓成形?？谔幍臏?zhǔn)凝固金屬經(jīng)受斷面縮減的大塑性變形，一次成形出管、棒、型材類制品。擠壓的主要特征是利用壓力下結(jié)晶和熱擠壓減輕大變形原理，使制件性能改善，其組織為熱擠壓組織。

利用液態(tài)擠壓工藝也可以直接制備金屬基復(fù)合材料管、棒、型材類制件，由此突破了現(xiàn)有復(fù)合材料成形方法均需二次變形，即先成形出復(fù)合材料坯體，再經(jīng)擠、軋等工藝制成管、棒型材的限制，可以減少成形工序，降低成本，有望成為成形高性能復(fù)合材料的管、棒、型材的一條新途徑。

國(guó)外液態(tài)模鍛技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用范圍。但是，由于我國(guó)尚未開發(fā)出適合液態(tài)模鍛工藝要求的專用或者通用液態(tài)模鍛機(jī)械，在一定程度制約了該技術(shù)的發(fā)展，影響先進(jìn)工藝技術(shù)的實(shí)施。因此，發(fā)展我國(guó)液態(tài)模鍛產(chǎn)業(yè)的最關(guān)鍵問題是盡快開發(fā)和生產(chǎn)自己的高效、低價(jià)位模鍛機(jī)系列，并針對(duì)具體工作進(jìn)行工藝技術(shù)的開發(fā)和試生產(chǎn)。

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，新的工藝、新的技術(shù)不斷涌現(xiàn)，傳統(tǒng)制造業(yè)正面臨這嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。作為鑄、鍛結(jié)合的液態(tài)模鍛技術(shù)，也要面對(duì)更多的技術(shù)要求和市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)，因此液態(tài)模鍛技術(shù)也相應(yīng)的要完善和繼續(xù)發(fā)展。

第1篇 液態(tài)模鍛理論基礎(chǔ).

第1章 液態(tài)模鍛概述1

1.1液態(tài)模鍛發(fā)展簡(jiǎn)介1

1.1.1液態(tài)模鍛興起是鑄鍛工藝結(jié)合的產(chǎn)物1

1.1.2液態(tài)模鍛發(fā)展回顧1

1.1.3發(fā)展趨勢(shì)3

1.2工藝方法分類3

1.3工藝特點(diǎn)及適用范圍6

參考文獻(xiàn)7

第2章 液態(tài)模鍛下的物理冶金行為8

2.1液態(tài)模鍛熱力學(xué)模型8

2.1.1絕熱壓縮型8

2.1.2等溫壓縮型9

2.1.3混合壓縮型9

2.2液態(tài)模鍛下合金的熱物理參數(shù)10

2.2.1熔化溫度（Tm）10

2.2.2熱導(dǎo)率（λ）12

2.2.3密度（γ）12

2.2.4結(jié)晶潛熱和比熱容12

2.3液態(tài)模鍛下合金相圖的特點(diǎn)13

.2.3.1鐵-碳（Fe-C）狀態(tài)圖13

2.3.2鋁-硅(Al-Si)狀態(tài)圖15

2.4液態(tài)模鍛下金屬和合金凝固的熱力學(xué)條件16

2.4.1凝固時(shí)體收縮（ΔV=VL-VS]0）的金屬和合金的熱力學(xué)條件16

2.4.2凝固時(shí)體膨脹（ΔV=VL-VS[0）的金屬和合金的熱力學(xué)條件17

2.5液態(tài)模鍛下金屬和合金凝固的動(dòng)力學(xué)條件18

2.5.1形核率（N·）18

2.5.2長(zhǎng)大線速度（R）21

2.5.3壓力與動(dòng)力學(xué)條件的關(guān)系22

2.6成分過冷23

2.6.1“成分過冷”判斷式23

2.6.2“成分過冷”的過冷度24

2.6.3界面穩(wěn)定性與晶體形態(tài)25

2.6.4液態(tài)模鍛下的“成分過冷”26

2.6.5液態(tài)模鍛下“結(jié)構(gòu)效應(yīng)”28

2.7偏析29

2.7.1偏析的基本特征29

2.7.2液態(tài)模鍛下壓力對(duì)顯微偏析的影響29

2.7.3液態(tài)模鍛下壓力對(duì)宏觀偏析的影響30

2.8液態(tài)模鍛下壓力對(duì)晶體長(zhǎng)大中形成的結(jié)構(gòu)缺陷的影響33

2.8.1空位的形成33

2.8.2位錯(cuò)的形成33

2.8.3壓力對(duì)晶格空位和位錯(cuò)的影響33

2.9液態(tài)模鍛下壓力對(duì)氣體析出過程的影響34

2.9.1氣體在金屬中的溶解度34

2.9.2氣泡形成35

2.9.3壓力對(duì)氣體析出過程的影響35

參考文獻(xiàn)36

第3章 液態(tài)模鍛下的凝固過程37

3.1液態(tài)模鍛下模具溫度場(chǎng)37

3.1.1解析解37

3.1.2數(shù)值解42

3.1.3液態(tài)模鍛模具溫度場(chǎng)的分析47

3.1.4各種因素對(duì)模具溫度場(chǎng)的影響50

3.2液態(tài)模鍛下熔體的溫度場(chǎng)50

3.2.1液態(tài)模鍛下熔體溫度場(chǎng)的試驗(yàn)測(cè)定50

3.2.2液態(tài)模鍛下熔體溫度場(chǎng)的試驗(yàn)觀察51

3.2.3壓力下熔體全場(chǎng)溫度場(chǎng)53

3.3液態(tài)模鍛下的動(dòng)態(tài)凝固過程54

3.3.1澆注時(shí)的機(jī)械沖刷54

3.3.2金屬液內(nèi)的自然對(duì)流55

3.3.3異形沖頭作用下金屬液的反向流動(dòng)56

3.3.4硬殼層塑性變形時(shí)的金屬液流動(dòng)56

3.3.5選擇結(jié)晶產(chǎn)生的低熔點(diǎn)物質(zhì)流動(dòng)56

3.4低碳鋼液態(tài)模鍛時(shí)的凝固方式57

3.4.1大氣壓下的低碳鋼凝固方式57

3.4.2液態(tài)模鍛時(shí)溫度場(chǎng)的分布57

3.4.3液態(tài)模鍛時(shí)金屬液凝固的特點(diǎn)58

3.4.4低碳鋼液態(tài)模鍛的凝固方式58

3.5液態(tài)模鍛件的收縮過程60

3.5.1壓力對(duì)收縮過程的影響60

3.5.2液態(tài)模鍛的收縮特征60

參考文獻(xiàn)64

第4章 液態(tài)模鍛下的力學(xué)過程65

4.1塑性變形在液態(tài)模鍛中的地位65

4.2液態(tài)模鍛組合體的假設(shè)66

4.2.1組合體的連續(xù)性67

4.2.2組合體三個(gè)區(qū)的力學(xué)性質(zhì)67

4.2.3組合體力學(xué)行為67

4.3液態(tài)模鍛過程中金屬的塑性流動(dòng)67

4.3.1初期金屬塑性流動(dòng)方式68

4.3.2液態(tài)模鍛中的基本金屬塑性流動(dòng)方式68

4.3.3最后階段的金屬塑性流動(dòng)方式69

4.3.4密實(shí)金屬的塑性流動(dòng)69

4.3.5液態(tài)模鍛過程中金屬塑性流動(dòng)的組織觀察69

4.3.6塑性流動(dòng)帶來(lái)的外部尺寸變化71

4.3.7塑性流動(dòng)帶來(lái)的下模周壁形態(tài)的變化72

4.4液態(tài)模鍛過程的力-位移曲線72

4.4.1試驗(yàn)裝置及過程72

4.4.2力-行程曲線的試驗(yàn)分析73

4.4.3力-位移曲線的物理意義73

4.5力、位移與時(shí)間關(guān)系曲線74

4.5.1平?jīng)_頭加壓下力-時(shí)間和位移-時(shí)間關(guān)系曲線74

4.5.2異形沖頭加壓下位移-時(shí)間曲線75

4.6壓力-行程和行程-時(shí)間理論曲線76

4.7沖頭下移和凝固補(bǔ)縮的相關(guān)關(guān)系76

4.7.1沖頭下移速度與金屬凝固速度關(guān)系76

4.7.2沖頭位移與凝固截面位移關(guān)系78

4.8液態(tài)模鍛過程的壓力損失79

4.8.1理論推導(dǎo)79

4.8.2平?jīng)_頭加壓時(shí)壓力損失80

4.9液態(tài)模鍛時(shí)高向變形程度的理論計(jì)算81

4.9.1公式推導(dǎo)81

4.9.2公式使用條件82

4.9.3實(shí)例83

4.10液態(tài)模鍛過程的力學(xué)分析83

4.10.1兩種力學(xué)模型83

4.10.2塑性變形體的力學(xué)分析84

4.11液態(tài)模鍛比壓值的解析解87

4.11.1固-液組合體的塑性變形87

4.11.2固-半固-液組合體的塑性變形91

4.11.3高徑比H/R[12較小的情況92

4.12作用于液態(tài)金屬上的有效壓力94

參考文獻(xiàn)95

第2篇 液態(tài)模鍛模具（液鍛模）、設(shè)備與工藝

第5章 液鍛模設(shè)計(jì)前準(zhǔn)備96

5.1液鍛件的結(jié)構(gòu)形狀分類96

5.2液鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性97

5.2.1液鍛件的形狀97

5.2.2液鍛件的精度98

5.2.3液鍛件的表面粗糙度98

5.3液鍛方式選擇100

5.4液鍛件圖設(shè)計(jì)100

5.4.1液鍛件位置101

5.4.2分型面102

5.4.3余量和公差的選擇103

5.4.4脫模斜度104

5.4.5圓角半徑105

5.4.6液鍛件的結(jié)構(gòu)分析105

5.4.7液鍛件的孔106

5.4.8液鍛件的表面粗糙度106

5.4.9液鍛件的收縮率107

5.4.10液鍛件圖的制定107

5.5模具設(shè)計(jì)有關(guān)參數(shù)及其計(jì)算112

第6章 液鍛模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)116

6.1液鍛模的設(shè)計(jì)步驟116

6.1.1對(duì)液鍛模的基本要求116

6.1.2液鍛模設(shè)計(jì)的步驟116

6.2液鍛模的類型及基本機(jī)構(gòu)117

6.2.1液鍛模的類型117

6.2.2液鍛模的基本機(jī)構(gòu)117

6.3液鍛模的連接機(jī)構(gòu)118

6.4卸料機(jī)構(gòu)119

6.4.1下缸頂件式（X1）119

6.4.2拉桿打料式（X2）119

6.4.3頂桿式（X3）120

6.5開、合模（拔芯）機(jī)構(gòu)120

6.5.1開、合模（拔芯）機(jī)構(gòu)的組成120

6.5.2開、合模（拔芯）機(jī)構(gòu)的主要類型及代碼120

6.6液鍛模的澆道結(jié)構(gòu)123

6.6.1澆道的作用123

6.6.2澆道的位置123

6.6.3澆道的形狀及尺寸124

6.6.4澆道的截面形狀125

6.6.5澆道與液鍛件的連接形式126

6.6.6澆道的尺寸設(shè)計(jì)127

6.7排氣槽及溢流槽128

6.7.1排氣槽128

6.7.2溢流槽128

6.8靜壓液鍛模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)130

6.8.1靜壓液鍛模的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)130

6.8.2靜壓液鍛模的典型結(jié)構(gòu)130

6.9擠壓液鍛模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)135

6.9.1擠壓液鍛模的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)135

6.9.2擠壓液鍛模的典型結(jié)構(gòu)135

6.10間接液鍛模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)139

6.10.1對(duì)間接液鍛件的形狀要求139

6.10.2間接液鍛件分型面的選擇140

6.10.3間接液鍛模的典型結(jié)構(gòu)140

6.11模具預(yù)熱143

6.11.1模具的預(yù)熱方法143

6.11.2電熱裝置的計(jì)算144

6.12模具冷卻146

6.12.1冷卻方法及裝置146

6.12.2冷卻的計(jì)算149

6.12.3冷卻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)150

6.12.4模具的預(yù)熱和冷卻裝置的代碼151

第7章 液鍛模零件設(shè)計(jì)152

7.1凹模152

7.1.1凹模的形式152

7.1.2可分式凹模的設(shè)計(jì)原則152

7.1.3凹模的強(qiáng)度計(jì)算153

7.1.4凹模的尺寸計(jì)算157

7.1.5凹模的連接方式157

7.1.6凹模的技術(shù)條件159

7.2凸模159

7.2.1凸模的形式及連接方式159

7.2.2凸模的強(qiáng)度校核161

7.2.3凸模尺寸的計(jì)算164

7.2.4凸模的技術(shù)條件164

7.2.5凸模墊板164

7.3壓頭、壓套及分流錐165

7.3.1壓頭165

7.3.2壓套（Yt）167

7.3.3分流錐169

7.3.4壓頭、壓套及分流錐的結(jié)構(gòu)形式及代碼170

7.4型芯與鑲塊170

7.4.1型芯與鑲塊的作用170

7.4.2型芯與鑲塊的設(shè)計(jì)原則170

7.4.3型芯與鑲塊的結(jié)構(gòu)形式、固定方法及代碼171

7.4.4型芯與鑲塊的技術(shù)條件172

7.5導(dǎo)柱、導(dǎo)套和導(dǎo)正銷173

7.5.1導(dǎo)向零件的設(shè)計(jì)要點(diǎn)173

7.5.2導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)173

7.5.3導(dǎo)正銷的設(shè)計(jì)174

7.5.4導(dǎo)套的設(shè)計(jì)174

7.6模板和模柄175

7.6.1模板和模柄的作用175

7.6.2模板的設(shè)計(jì)175

7.6.3模柄的設(shè)計(jì)181

7.7卸料（打料）零件184

7.7.1頂板（Db）184

7.7.2頂圈（Dq）184

7.7.3頂桿（Dg）185

7.7.4頂套（Dt）187

7.7.5卸料板（頂桿固定板）（Db）189

7.7.6拉桿和推桿190

7.8固定板和模套191

7.8.1固定板191

7.8.2模套192

7.9開、合模（拔芯）零件193

7.9.1斜銷（K1）193

7.9.2斜鍵（K2）195

7.9.3導(dǎo)滑鑲塊197

7.9.4液壓開、合模（拔芯）機(jī)構(gòu)（K5）199

7.9.5鎖模套（K6）201

7.9.6鎖模芯塊（K7）202

7.9.7導(dǎo)滑板（軌）（K8）202

7.10模具安裝用壓板及常用標(biāo)準(zhǔn)件204

7.10.1模具安裝用壓板204

7.10.2圓柱螺旋壓縮彈簧204

7.10.3碟形彈簧207

7.10.4氮?dú)鈴椈?.211

7.10.5常用標(biāo)準(zhǔn)件219

第8章 液鍛模的材料及技術(shù)要求221

8.1工作零件材料的選用及熱處理221

8.2其他零件材料的選用及熱處理227

8.3液鍛模零件的公差、配合及表面粗糙度227

8.4液鍛模的技術(shù)要求235

8.4.1液鍛模零部件的技術(shù)要求235

8.4.2模具總裝后的技術(shù)要求235

第9章 液鍛模的使用與維修237

9.1液鍛模的安裝與調(diào)試237

9.1.1液鍛模的安裝237

9.1.2液鍛模的調(diào)試239

9.1.3液鍛生產(chǎn)中常遇見的技術(shù)問題及其解決辦法240

9.2液鍛生產(chǎn)操作規(guī)程及液鍛安全技術(shù)243

9.2.1液鍛生產(chǎn)操作規(guī)程243

9.2.2液鍛生產(chǎn)安全技術(shù)243

9.3液鍛模的損壞形式及改進(jìn)措施245

9.3.1凹模的損壞形式、原因及其改進(jìn)措施245

9.3.2凸模的損壞形式、原因及其改進(jìn)措施245

9.3.3其他液鍛模零件的損壞形式246

9.4液鍛模的修復(fù)246

第10章 液鍛模用涂料247

10.1涂料的作用及要求247

10.1.1涂料的作用247

10.1.2涂料的性能247

10.2常用的液鍛模涂料248

10.3涂料的噴涂工藝249

第11章 液態(tài)模鍛用設(shè)備250

11.1熔化設(shè)備250

11.1.1液鍛工藝對(duì)熔煉爐的要求250

11.1.2液鍛生產(chǎn)中用的熔煉爐250

11.2普通液壓機(jī)254

11.2.1用作液鍛生產(chǎn)的普通液壓機(jī)的基本要求254

11.2.2國(guó)產(chǎn)通用液壓機(jī)的型號(hào)及主要技術(shù)參數(shù)254

11.2.3普通液壓機(jī)改造要點(diǎn)255

11.3壓鑄機(jī)改造的臥式液鍛機(jī)255

11.3.1用作液鍛生產(chǎn)的壓鑄機(jī)的基本要求255

11.3.2國(guó)產(chǎn)臥式壓鑄機(jī)基本參數(shù)255

11.3.3壓鑄機(jī)改造要點(diǎn)256

11.4專用液鍛機(jī)256

11.4.1對(duì)專用液鍛機(jī)的要求256

11.4.2專用液鍛機(jī)簡(jiǎn)介256

11.5輔助設(shè)備258

11.5.1噴涂機(jī)械手258

11.5.2取件機(jī)械手258

11.5.3余熱熱處理池259

第12章 液態(tài)模鍛工藝參數(shù)260

12.1液態(tài)金屬質(zhì)量260

12.1.1液鍛生產(chǎn)中常用的有色合金260

12.1.2有色合金的鑄造特性260

12.1.3鋁合金及其熔煉262

12.1.4銅合金及其熔煉271

12.1.5常用液鍛鎂合金的熔煉281

12.1.6鎂合金液鍛件的處理290

12.2充型速度296

12.3澆注溫度296

12.3.1澆注溫度對(duì)液鍛件的質(zhì)量及模具壽命的影響296

12.3.2澆注溫度的選擇297

12.4模具溫度297

12.5比壓298

12.6液鍛保壓時(shí)間299

參考文獻(xiàn)300

第3篇 液態(tài)模鍛與擠壓鑄造件的組織性能、質(zhì)量控制及生產(chǎn)實(shí)例

第13章 液態(tài)模鍛與擠壓鑄造合金的組織與性能301

13.1鋁合金301

13.1.1Al-Si系鑄造鋁合金301

13.1.2Al-Si-Cu-Mg系活塞鋁合金306

13.1.3Al-Mg系合金308

13.1.4Al-Cu系合金309

13.1.5Al-Zn-Mg-Cu系合金314

13.2鋁基復(fù)合材料314

13.2.1壓力浸滲工藝制備的鋁基復(fù)合材料314

13.2.2攪溶復(fù)合工藝制備的鋁基復(fù)合材料316

13.3銅合金317

13.3.1黃銅317

13.3.2錫青銅和鉛青銅319

13.3.3鋁青銅及其他無(wú)錫青銅320

13.4鑄鐵321

13.5鋼326

13.5.1壓力下結(jié)晶對(duì)鋼的組織的影響326

13.5.2碳素鋼328

13.5.3低合金鋼330

13.5.4高合金鋼331

13.6鎂合金及鎂基復(fù)合材料333

13.6.1壓力對(duì)Mg-Al狀態(tài)圖的影響333

13.6.2擠壓鑄造鎂合金的組織與性能334

13.6.3擠壓鑄造鎂基復(fù)合材料337

13.7鋅合金及鈷基合金337

13.7.1壓力對(duì)Zn-Al合金凝固特性的影響338

13.7.2ZA27鋅合金339

13.7.3ZA43鋅合金342

13.7.4鈷基高溫合金344

第14章 液態(tài)模鍛與擠壓鑄造件的常見缺陷及其控制方法345

14.1表面粗糙及表面損傷類缺陷345

14.1.1表面粗糙類缺陷345

14.1.2直接沖頭擠壓冷隔346

14.1.3直接擠壓夾皮347

14.1.4表面損傷類缺陷347

14.2縮松、縮孔及滲漏類缺陷348

14.2.1壓力不足造成的縮松、縮孔348

14.2.2沖頭局部受阻而造成的縮松、縮孔348

14.2.3壓力損失造成的縮松、縮孔349

14.3氣孔、氣泡類缺陷349

14.3.1熱處理起泡的直接原因349

14.3.2直接擠壓鑄件的熱處理起泡特點(diǎn)350

14.3.3間接擠壓鑄件熱處理起泡的特點(diǎn)351

14.4夾渣類缺陷352

14.4.1夾渣卷入的途徑353

14.4.2控制夾渣卷入的措施354

14.4.3金屬性硬點(diǎn)的形成與防止355

14.5裂紋類缺陷356

14.5.1直接沖頭擠壓和柱塞擠壓時(shí)的裂紋357

14.5.2間接沖頭擠壓時(shí)的裂紋357

14.6幾何形狀與圖紙不符類缺陷358

14.6.1直接擠壓鑄造時(shí)的形狀不符的缺陷359

14.6.2間接擠壓鑄造時(shí)的形狀不符類缺陷359

14.7化學(xué)成分與性能不符合要求類缺陷360

14.7.1擠壓鑄造對(duì)密度偏析的影響360

14.7.2擠壓鑄造異常偏析的形成361

第15章 液態(tài)模鍛與擠壓鑄造件的開發(fā)與生產(chǎn)實(shí)例362

15.1鋁合金件的生產(chǎn)實(shí)例362

15.1.1鋁合金活塞362

15.1.2鑲?cè)?nèi)冷鋁活塞363

15.1.3鋁合金厚壁杯形件364

15.1.4鋁合金薄壁杯形件和高腳杯形件365

15.1.5氣動(dòng)儀表鋁合金零件365

15.1.6摩托車鋁輪轂368

15.1.7汽車鋁輪轂370

15.1.8汽車空調(diào)壓縮機(jī)缸體372

15.1.9大型線軸鋁凸盤373

15.1.10油泵鋁殼體373

15.1.11起重電機(jī)殼體375

15.1.12空壓機(jī)鋁連桿377

15.1.13汽車制動(dòng)主缸體378

15.1.14大型薄壁整體鋁合金壁板件379

15.2銅合金件的生產(chǎn)實(shí)例380

15.2.1青銅蝸輪380

15.2.2柱塞軸流青銅泵體381

15.2.3青銅法蘭盤382

15.2.4銅合金套筒383

15.2.5紫銅吹氧噴頭383

15.2.6黃銅閥體384

15.2.7黃銅三通閥386

15.3鋼、鐵件的開發(fā)與生產(chǎn)實(shí)例386

15.3.1碳鋼平法蘭與長(zhǎng)頸法蘭387

15.3.2碳鋼壓環(huán)388

15.3.3鋼質(zhì)上底座本體件389

15.3.4導(dǎo)彈合金鋼前艙蓋391

15.3.5槍械合金鋼支架391

15.3.6鑿巖機(jī)合金鋼缸體392

15.3.7鍛壓模具鋼墊板393

15.3.8高速鋼輥環(huán)394

15.3.9迫擊炮球鐵彈體396

15.3.10球鐵齒輪397

15.3.11球鐵及貝氏體鋼耙片398

15.3.12鑄鐵閥蓋400

15.3.13鑄鐵鍋400

15.4鋅合金及鎂合金件402

15.4.1增氧機(jī)鋅合金蝸輪403

15.4.2鋅合金齒輪404

15.4.3鎂合金軸筒405

15.4.4鎂合金殼體406

15.4.5摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)鎂合金外殼408

15.4.6車用鎂合金輪轂410

15.5金屬基復(fù)合材料件412

15.5.1擠壓鑄造壓力浸滲復(fù)合法制造鋁活塞實(shí)例412

15.5.2攪溶復(fù)合擠壓鑄造法制造履帶板實(shí)例416

參考文獻(xiàn)418第4篇 液態(tài)模鍛技術(shù)的新發(fā)展第16章 連鑄連鍛技術(shù)420

16.1連鑄連鍛（簡(jiǎn)稱連鍛）工藝簡(jiǎn)介420

16.2連鑄連鍛技術(shù)分析及工藝參數(shù)422

16.2.1連鍛生產(chǎn)中的合金液充型過程分析422

16.2.2連鍛生產(chǎn)中的鍛造過程分析423

16.2.3連鍛的工藝參數(shù)425

16.3連鑄連鍛模設(shè)計(jì)426

16.3.1連鍛模的種類426

16.3.2連鍛模的基本機(jī)構(gòu)427

16.3.3連鑄連鍛模實(shí)例428

16.4連鑄連鍛設(shè)備430

16.5連鑄連鍛生產(chǎn)431

第17章 液態(tài)擠壓432

17.1液態(tài)擠壓類型432

17.1.1連續(xù)鑄擠（Castex）432

17.1.2固態(tài)重熔擠壓432

17.1.3液態(tài)擠壓433

17.2管材液態(tài)擠壓433

17.3液態(tài)浸滲后直接擠壓工藝的研究434

17.4液態(tài)擠壓強(qiáng)韌化434

17.4.1鋅基合金液態(tài)擠壓強(qiáng)韌化434

17.4.2ZL108鋁合金液態(tài)擠壓強(qiáng)韌化438

17.5液態(tài)浸滲后直接擠壓Al2O3sf/Al復(fù)合材料組織與性能研究442

17.5.1Al2O3sf/Al復(fù)合材料的組織研究442

17.5.2Al2O3sf/Al復(fù)合材料性能的研究444

參考文獻(xiàn)446

第18章 半固態(tài)成形技術(shù)447

18.1半固態(tài)成形特點(diǎn)及應(yīng)用范圍447

18.1.1工藝分類447

18.1.2工藝特點(diǎn)450

18.1.3適用范圍及應(yīng)用現(xiàn)狀450

18.2半固態(tài)成形工藝過程分析451

18.2.1半固態(tài)金屬坯料的制備451

18.2.2半固態(tài)金屬的二次加熱（局部加熱）454

18.2.3半固態(tài)成形455

18.3半固態(tài)壓鑄455

18.3.1半固態(tài)壓鑄模具設(shè)計(jì)456

18.3.2半固態(tài)壓鑄設(shè)備456

18.3.3半固態(tài)壓鑄工藝457

18.3.4半固態(tài)壓鑄工藝實(shí)例457

18.4半固態(tài)模鍛457

參考文獻(xiàn)459

附錄1“液態(tài)模鍛與擠壓鑄造”分類名稱對(duì)照表460

附錄2各國(guó)擠壓鑄造與液態(tài)模鍛工藝的名稱對(duì)照表...460

液態(tài)模鍛（擠壓鑄造）是使液態(tài)金屬在高壓下凝固、流動(dòng)成形，直接獲得制件或毛坯的方法。它具有液態(tài)金屬利用率高、工序簡(jiǎn)化和質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，是一種節(jié)能型的、具有潛在應(yīng)用前景的液態(tài)成形技術(shù)　。

本書全面總結(jié)液態(tài)模鍛技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究和應(yīng)用情況，著重闡明了液態(tài)模鍛理論、模具設(shè)計(jì)和設(shè)備選用、工藝參數(shù)選定及質(zhì)理控制，以及近年來(lái)液態(tài)模鍛技術(shù)新發(fā)展，如連鑄連鍛技術(shù)、液態(tài)擠壓技術(shù)和半固態(tài)成形技術(shù)等。

本書是一本專門性著作，它對(duì)高等院校材料及材料加工專業(yè)的本科生、研究生，將是一本有益的參考書，對(duì)從事本技術(shù)研究、開發(fā)和應(yīng)用的科技人員，更是一本有益的借鑒資料。

目前鋁合金輪轂的生產(chǎn)方法主要有鑄造法、鍛造法、沖壓法和旋壓法等。我國(guó)的鋁合金輪轂制造仍以低壓鑄造為主，一些先進(jìn)的制造工藝還未采用。但鋁合金輪轂的制造技術(shù)在不斷的發(fā)展，為了提高其性能，現(xiàn)在向擠壓鑄造(液態(tài)模鍛)成形、半固態(tài)模鍛成形方向發(fā)展的趨勢(shì)。