成超微细碳化物核心使马氏体分解,马氏体内界面增多而碎化。在深冷、超深冷处理的温度回升阶段碳原子的扩散能力大大增加,而随温度回升空位平衡浓度也升高,从而更加快碳原子的扩散运动。自回火产生的微细碳化物促进碳化物的聚合长大,深冷、超深冷处理形成的超微细碳化物在回温过程和室温保持中逐步聚合长大。故深冷、超深冷处理后马氏体内碳化物微粒的数量增多且尺寸较大。 深冷处理的作用:
可转变残奥,提高工件的硬度和耐磨性,稳定工件的尺寸。
可析出超细碳化物,提高工件的耐磨性;可细化晶粒,提高工件的冲击韧性。 可成倍提高马氏体不锈钢的抗蚀性,提高工件的抛光性能。 可改善有色金属的导电能力和抗蚀性。
可减少模具变形、开裂。提高工件的尺寸精度。 深冷处理设备图片 特种冲压的成形技术
现代汽车冲压件的技术要求朝着结构复杂、分块尺寸增大、相关边的零部件较多、承载能力变大和内应力限制严格等方向发展。这要求并促进特种冲压成形技术如液压成形、精密成形、爆炸成形、旋压成形、无模成形、激光成形和电磁成形技术的发展。限于本文篇幅,这里主要介绍内压成形和电磁成形两项技术。
现代汽车冲压件的技术要求朝着结构复杂、分块尺寸增大、相关边的零部件较多、承载能力变大和内应力限制严格等方向发展。这要求并促进特种冲压成形技术如液压成形、精密成形、爆炸成形、旋压成形、无模成形、激光成形和电磁成形技术的发展。限于本文篇幅,这里主要介绍内压成形和电磁成形两项技术。
液压式或注入弹性体式的成形技术,其高压形成过程一般包括:
(1)有效介质如冰的膨胀或弹性体压入使内部压罚极慢增长的过程; (2)流体静罚的骨高压形成过程;
(3)极端压力如爆炸的动态过程等。介质可以是无定形的固体、液体或气体,在系统中介质可依据要加工的形状作任意变化,履行凸模功能,所以介质可等同于一个万能模具。 液压式内高压成形技术与其他冲压成形技术相比,有几项明显优点:
(1)在成形过程中可一次加工出如车桥、顶盖板、门框等大型复杂的三维几何形状的工件; (2)因为液体在成形过程中冷却作用,使工件被\冷作强化\,获得比一般冲压加工更高的工件强度,这使得允许采用更薄的板材,使工件更轻量化;
(3)工件外表板面只与压力液体接触,加压过程较平缓,零部件成形变化均匀,可获得匀称的压力分布,并能获得者好得多的平滑外表面;
(4)液压内盛开有的冲模和工具费用可下降40%,特别降低了凸型零件加工的节拍时间较短,约为0.1-0.5MIN,这在特种成形工艺中是较短的,可实现批量生产。 利用通电线圈产生的电磁力的电磁成形工艺,是目前颇有前途的另一种新型加工手段。该工艺源于六十年代核裂变研究的成果,但可惜一直没被人们注重。电磁成形工艺原理图,当线圈通入交流电时。数微秒内建立起磁场,使金属工件尤其是导电率强的铜铝材质感生出电流 ,感生出电流,感生电流又将受到磁场力作用,使工件产生张力与凹模吻合而迅速成形。当线圈在工件内时,电磁力将使工件外张成形,属当前应用较广泛的一种工艺;当线圈平面平行于板件放置时,电磁力将使工件拉伸成形。 电磁成形技术系一种非接触成形工艺,其突出优点一是加工成形迅速工效高,二是常用于金属与非金属的连接,可取代粘接或焊接;其三是不耗脯助材料如润滑油脂等,有利环境保护。 何区分“压铸件”与“压铸模锻件”
区分“压铸件”与“压铸模锻件”而使你少交“学费” 我国已成为了国际铸锻件(包括压铸件,普通铸件,锻压件等)的生产基地,越来越多的欧美日韩澳国家,也包括台湾地区等,将其原来自行生产或新开发的产品,转到具有典型成本与技术优势的中国大陆生产。 有两种毛坯成形工艺,它们生产出来的毛坯,是外表是非常相似的,非十分在行的专业人员,一般不容易分别出来,这就是压铸件与压铸模锻(液态模锻)件。
1.提出要区别开压铸件与压铸模锻(液态模锻)件,起码对两类厂家单位有意义: 一是国内的一些中间机构,包括部件与整件厂家。它们对外承接零部件,再在国内找一些厂家生产。由于这两种毛坯其生产工艺各不相同,现时的市场价格也不相同,后者的报价一般比前者要高。如果不会区分这两种毛坯,在承接业务报价时如按压铸件的低价报出,就会出现经营上的失误,影响效益甚至亏损; 二是专业的铸锻件生产厂家。由于以为后者是压铸件,可以用传统压铸工艺生产,将业务接了下来。在开了压铸模后,最后基本上由于压铸工艺生产的毛坯存在缩孔缩松缺陷或外表缺陷,毛坯不合格,最终造成了不应有的损失。
2.压铸模锻、液态模锻与连铸连锻工艺的关系 连铸连锻工艺的本质,就是在用一台设备上,在同一套模具内,其铸造充型与锻造连续完成。 连铸连锻工艺并不是一种新的工艺,它的原理有很长的历史了。最典型、最简单的连铸连锻工艺,就是我们熟悉的液态模锻(熔汤锻造)工艺。而压铸模锻工艺,形象地说则是一种用自动化程度更高专用设备,生产出结构与普通压铸件一样复杂的液态模锻件。正因为如此,压铸模锻件与普通压铸件在外观上我们不易分别出来。 与连铸连锻工艺生产出来的毛坯质量相近的,是“先铸后锻”工艺。先铸后锻工艺我们很常见:毛坯生产共需两套模具,一套用于手工普通金属模铸造,另一套则用于使用摩擦冲床或液压机完成的精锻。 压铸模锻工艺是近年来才在国际上兴起的工艺,由于受专利技术的限制,该工艺在我国还不多见。广东肇庆鸿银机电科技有限公司是全国最早引入这项技术对外生产的。现已生产出包括跑车锻压活塞、小缸体、极限运动摩托车车架(6061材料)、小轮毂在内的各种毛坯。
3.压铸模锻工艺简介 压铸模锻工艺是一种在专用的压铸模锻机上完成的工艺。它的基本工艺过程是:金属液先低速或高速铸造充型进模具的型腔内,模具有活动的型腔面,它随着金属液的冷却过程加压锻造,既消除毛坯的缩孔缩松缺陷,也使毛坯的内部组织达到锻态的破碎晶粒。毛坯的综合机械性能得到显著的提高。另外,该工艺生产出来的毛坯,外表面光洁度达到7级(Ra1.6),如冷挤压工艺或机加工出来的表面一样,有金属光泽。所以,我们将压铸模锻工艺称为“极限成形工艺”,比“无切削、少余量成形工艺”更进了一步。 压铸模锻工艺还有一个优势特点是,除了能生产传统的铸造材料外,它还能用变形合金、锻压合金,生产出结构很复杂的零件。这些合金牌号包括:硬铝超硬铝合金、锻铝合金,如LY11、LY12、6061、6063、LYC、LD等)。这些材料的抗拉强度,比普通铸造合金高近一倍,对于铝合金汽车轮毂、车架等希望用更高强度耐冲击材料生产的部件,有更积极的意义。 4.如何区别这两种毛坯 从外形上,我们很难区别这两种工艺生产出来的毛坯。如果看到的是一只已加工后的零件,就更难区别了。 所以,我们只能倒过来分析与判断: 一是压铸件一般是“结构件”,而压铸模锻件则是“功能件”。“结构件”,与“功能件”是相对的。后者一般指要承受冲击、高温、压力、强度(力),以及要表面处理(如阳极氧化)、热处理(固熔强化)等。典型产品是发动机缸体、轮毂、活塞、连杆、刹车蹄、气动或液压阀体(如常见的三位五通阀)等。前者则如车门架、仪表面板、发动机外罩等。 二是从材料成份上判断。因为压铸件一般都是铸造类合金,对于其它牌号的合金,往往是用压铸模锻工艺生产。 三是从毛坯对其外表面的处理要求上判断。如铝压铸件,由于含有硅,且因压铸工艺生产出来的毛坯,外表面有显微气孔(俗称“水纹”),这种材料阳极氧化处理后表面会有“黑点”。所以,毛坯如要求阳极氧化,则这种毛坯都不会用普通压铸工艺生产。 四是从金相组织上
进行判断。压铸件与压铸模锻件在金相上我们很容易区别。前者是枝晶状铸态组织,后者是均匀的破碎晶粒的锻态组织。
5.消除一些错误观点 一是我们已不能认为用压铸后的真空浸渗,来解决压铸件存在的缩孔缩松缺陷,也不能认为可以用真空压铸工艺,生产要连铸连锻工艺才能生产的功能件来。当行内的技术已有进步时,观念与思想上我们就要有与时俱进的科学态度。 二是真空压铸件与普通压铸件,一样都存在缩孔缩松缺陷;真空压铸,它只是比普通压铸在辅助排气方面起一点作用的工艺,对由于金属液相变收缩产生的缩孔与缩松(其内部是真空的,没有气体),它是毫无办法的。 三是专业人员最容易犯的错误,就是虽然知道这只毛坯不能用普通压铸工艺生产,但选择的是一种名叫“反向冲头间接和局部挤压”的工艺生产。他们以为这种工艺与液态模锻工艺得到的效果一样,这也是完全错误的。“反向冲头挤压”工艺的本质,它仍是一种压铸工艺!只有“正向冲头全投影面积锻压”的那种,才是真正的液态模锻工艺。 6.结语 区分普通压铸件与压铸模锻件还是件很有意义的事。尽管要掌握的方法并不难,很多还是观念与认识上的技巧而已。
差压铸造
差压铸造差压铸造又称反压铸造、压差铸造。它是在低压铸造的基础上,铸型外罩个密封罩,同时向坩埚和罩内通入压缩空气,但坩埚内的压力略高,使坩埚内的金属液在压力差的作用下经升液管充填铸型,并在压力下结晶。它是低压铸造与压力下结晶两种铸造方法的结合。 1 基本原理与工艺过程 形成金属液充型时的压力差面△P有两种方式:一种是增压法,即增加下压力筒压力,使P2>P;形成△P 进行充型;另一种是减压法,即减少上压力筒压力,使P1<P2而形成△P。 1.1 增压法
压力为P0的干燥压缩空气经e阀、a阀和b阀分别同时进入互通的上、下压力筒(图1 a),当达到所需的工作压力冲P1时,上下压力筒内压力平衡,坩埚内金属液处于静止状态。关团互通阀d,使上下压力筒相互隔绝。关闭a阀,使压缩空气继续经b阀进入下压力筒,下压力筒内压力由P1增至P2(图1 b),上下压力筒间产生一个压力差△P=P2一P1,使坩埚树锅内金属液通过升液管,经浇道进入铸型中。充型结束后,保压一段时间,使铸件在高压下凝固。凝固完毕后,打开互通阀,上下压力筒同时放气。
升液管中金属液靠自重流回流。因而差压铸造具有比低压铸造更理想的结晶、凝固条件。 图1 差压铸造基本原理与工艺过程 1.2 减压法 使上、下压力筒中同时达到工作压力P1的工序与增压法同,而后关闭a、b、d阀,使上压力筒中压力逐渐减为P2(图1 c),上下压力筒间产生压力差△P=P1-P2,坩埚内金属液通过升液管充型。充型结束后关闭C阀。减压充型可避免上任简内铸型由于金属液充填升温,产生蒸汽和气体膨胀而影响人的变化。减压法充型时可按浇注工艺控制放气速度。 2 铸造工艺特点 因差压铸造金属液是在一定压力下充型,故带来一系列有利于获得优质铸件的因素:1)可获得最佳的充型速度;2)可获得最优质的充型金属液,可避免外来夹杂物进入型内;3)可获得致密的铸件;4)同获得无针孔、少针孔的铸件;5)铸件尺寸精度与表面质量改善,不会引起铸型的变形或使铸件表面机械粘砂;6)可提高铸件力学性能,与低压铸造相比,差压铸造的铸件材料的抗拉强度可提高10~50%,伸长率可提
高25~50%;7)能用气体作为合金元素,高压下能提高气体溶解度,故可往一些合金(如钢)中溶入N2,提高合金强度和耐磨性能。 3 应用范围 差压铸适除了可用砂型外,也可用金属型。单件、小批量生产时可用砂型,生产批量大时,可用金属型。铸件重量可从小于1kg至100kg以上。目前国内最大铸造直径540mm、高度890mm、壁厚8~10mm的大型复杂薄壁整体舱铸件。可铸造的合金有铝合金、锌合金、镁合金、铜合金,还有铸钢。生产的铸件有电机壳、阀门、叶轮、气缸、轮毂、坦克导轮、船体等。在压力铸造机上生产受投影面积或壁厚限制的铸件均可用差压铸造法生产。差压铸造技术还可应用到注塑机上生产泡沫塑料结构件,通过发泡剂的加入量和压力控制生产出不同厚度的表面致密层。
机械锻造工艺
机械锻造工艺锻造是利用锻压机械对金属坯料施加压力,使其产生塑性变形,以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸的锻件的加工方法。锻造和冲压同属塑性加工性质,统称锻压。锻造是机械制造中常用的成形方法。通过锻造能消除金属的铸态疏松、焊合孔洞,锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件。机械中负载高、工作条件严峻的重要零件,除形状较简单的可用轧制的板材、型材或焊接件外,多采用锻件。
锻造按坯料在加工时的温度可分为冷锻和热锻。冷锻一般是在室温下加工,热锻是在高于坯料金属的再结晶温度上加工。有时还将处于加热状态,但温度不超过再结晶温度时进行的锻造称为温锻。不过这种划分在生产中并不完全统一。
钢的再结晶温度约为460℃,但普遍采用800℃作为划分线,高于800℃的是热锻;在300~800℃之间称为温锻或半热锻。
锻造按成形方法则可分为自由锻、模锻、冷镦、径向锻造、挤压、成形轧制、辊锻、辗扩等。坯料在压力下产生的变形基本不受外部限制的称自由锻,也称开式锻造;其他锻造方法的坯料变形都受到模具的限制,称为闭模式锻造。成形轧制、辊锻、辗扩等的成形工具与坯料之间有相对的旋转运动,对坯料进行逐点、渐近的加压和成形,故又称为旋转锻造。
锻造用料主要是各种成分的碳素钢和合金钢,其次是铝、镁、铜、钛等及其合金。材料的原始状态有棒料、铸锭、金属粉末和液态金属。 一般的中小型锻件都用圆形或方形棒料作为坯料。棒料的晶粒组织和机械性能均匀、良好,形状和尺寸准确,表面质量好,便于组织批量生产。只要合理控制加热温度和变形条件,不需要大的锻造变形就能锻出性能优良的锻件。 铸锭仅用于大型锻件。铸锭是铸态组织,有较大的柱状晶和疏松的中心。因此必须通过大的塑性变形,将柱状晶破碎为细晶粒,将疏松压实,才能获得优良的金属组织和机械性能。
经压制和烧结成的粉末冶金预制坯,在热态下经无飞边模锻可制成粉末锻件。锻件粉末接近于一般模锻件的密度,具有良好的机械性能,并且精度高,可减少后续的切削加工。粉末锻件内部组织均匀,没有偏析,可用于制造小型齿轮等工件。但粉末的价格远高于一般棒材的价格,在生产中的应用受到一定限制。
对浇注在模膛的液态金属施加静压力,使其在压力作用下凝固、结晶、流动、
塑性变形和成形,就可获得所需形状和性能的模锻件。液态金属模锻是介于压铸和模锻间的成形方法,特别适用于一般模锻难于成形的复杂薄壁件。 不同的锻造方法有不同的流程,其中以热模锻的工艺流程最长,一般顺序为:锻坯下料;锻坯加热;辊锻备坯;模锻成形;切边;中间检验,检验锻件的尺寸和表面缺陷;锻件热处理,用以消除锻造应力,改善金属切削性能;清理,主要是去除表面氧化皮;矫正;检查,一般锻件要经过外观和硬度检查,重要锻件还要经过化学成分分析、机械性能、残余应力等检验和无损探伤。