金属材料短流程、近终形的生产工艺

金属材料短流程、近终形的生产工艺
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多个进程(如凝固与成形)的综合化,称短流程化,如喷射成形技术、半固态加工技术和持续铸轧技术等。打破传统的材料成形与加工模式,缩短生产工艺流程,简化工艺环节,实现近终形、短流程的持续化生产,提高生产效率。近终型、短流程的成形加工技术具有高效、节能等特点,在技术上突出的特点是缩短加工周期,尽可能减少变形量或后续加工环节,由金属熔体直接取得所需的制品或近似的制品,同时,这些制品还具有现有加工方式所生产制品的性能和组织,这可大大减少后续挤压、轧制和压铸等耗能大、投资大、用工多的加工进程。例如,半固态成形、持续铸轧和持续铸挤等是将凝固与成形两个进程合而为一,实行精准控制,形成以节能、降耗、高效和优质为主要特征的新技术和新工艺。
三角形算法1半固态成型
金属材料的半固态成型是在半液半固的两相状态下进行的,所以与全液体成型或全固体成型相较,具有许多长处。首先,在凝固进程中有固液两相,同时存在的合金系都可进行半固态成型。半固态材料浆的粘度比熔融金属的粘度高得多,因此成型时可形成层流,也能更均匀地填充模型。
金属浆的成型温度较低,与常规铸造工艺相较:可节约35%左右的能源;可以延长模型寿命;凝固时间较短;可缩短生产周期;由于有固体存在和温度较低,零件在模内的收缩较小。用金属浆生产的零件内的宏观气孔与显微疏松比常规铸件中的少得多。半固态材料填充模型时,材料前端呈层流充满型腔,比熔融金属的流动平稳得多,不会卷入气体。半固态成型零件的尺寸可与成品零件的相等或几乎相等,极大地减少了机械加工量与切削量,既节约了材料,又可以生产形状复杂的零件或难于加工的薄壁零件。半固态模锻件与压铸件表面平整滑腻,内部组织致密,晶粒细小,力学性能高。
2近终形轧制技术
(1)热连轧技术
热连轧技术是将均热后的坯锭同时在几个机架中产生塑形变形的持续轧制进程。与单机架轧制相较较,热连轧技术具有工艺流程短,生产率高,产品质量高和生产本钱低等长处。
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热连轧工艺虽然取得了较为普遍的应用,可是该工艺将熔体的熔铸和成形加工分为两个独立的环节,金属熔体往往先制备成大的坯锭,然后再进行均热后进行热轧成形,能耗增加。而且需要锯头、铣面、预热或均匀化,工艺流程较长,原始投资本钱也较高。
在热连轧技术中,热轧坯锭的质量对产品的工艺性能和最终质量影响很大。而目前的轧制供坯中,铸锭内部的质量仍然较差,成份、组织不均匀,仍然存在偏析、晶粒粗大、缩孔、裂纹和夹渣等铸造缺点,这些缺点的存在对加工进程和产品的质量影响极大,造成了大量废品。造成铝材成品率不高。因此,提高热轧铸坯的质量是轧制控制的关键环节之一,这客观上对坯锭的熔铸进程提出了更高的要求,如采用新型的熔处置技术、处置工艺和铸造技术等。
(2)双辊式持续铸轧工艺
双辊式持续铸轧工艺是指液态金属直接在两旋转辊间结晶,并经受必然的热变形而取得板带坯料的生产方式。与热连轧不同,该方式在铸轧的同时直接完成铸造和热轧进程,将坯锭的制备和成形进程合而为一,不需要铸锭锯切、铣面、加热等工序,缩短了工艺流程,几何损失和工艺废品少、成品率高,设备减少,占地面积少,投资本钱低,且易实现生产进程的自动化和科学管理,因此在轧制生产中占有很重要的地位。铸轧生产线具有建设周期短、投资少、能源低、材料利用率高、保护费用低、技术门坎低、成品率高达97%、环境友好等长处。可是产品的合金品种和规格较为局限,铸轧后产品为铸造结构,须经冷轧才能达到l~2mm厚度。
可是双辊式持续铸轧生产的合金品种少,往往只适合于纯铝加工,应用范围受到很大限制。为了克服之一不足,国内外也开展了必然的研究。如发展了半固态铸轧技术,该技术将高效、节能、短流程的持续铸轧技术与半同态加工技术相结合,取得半同态持续铸轧成形技术,可以兼具这两种先进技术的长处,将是一种全方位高效、节能、短流程、近终形的加工方式,而且这种技术可生产的合金品种显著扩大,成份偏析小,是一种很有发展前途的新型轧制技术。
(3)带式连铸连轧法
连铸连轧法是指金属在一条作业线上持续通过熔化、铸造、轧制、剪切、卷取等工序而取得板带坯料的生产方式。与热连轧技术和双辊式持续铸轧工艺相较,带式连铸连轧法直接将金属的熔化到成品加工于一路,其生产流程更短,在节能降耗、生产近终形板带材方面具有独特的优势。
按照连铸机的机构类型,连铸连轧法有多种类型,可是目前国内外应用最多的是双带式连铸连轧法,如哈兹利特法和亨特一道格拉斯法和3C法。带式连铸连轧法直接将金属的熔化到成品加工于一路,在节能降耗方面具有独特的优势,将是实现轧制技术短流程、近终形
的主要方向之一。
3近终型压铸技术
传统压铸铝合金件不宜进行热处置,这制约了压铸铝合金力学性能的提高。压铸新工艺(真空压铸、充氧铸、挤压铸造、半同态压铸和超低速压铸等)的开发应用,改善压铸进程的成形条件,显著提高压铸件内在质量,大大提高了压铸件力学性能、物理性能和耐蚀性能,尤其是气密性、可热处置性和焊性。目前,制备高性能零件的压铸新艺受到愈来愈普遍的重视,尤其是流变压铸其基础性研究和应用工作也不断深切。另外,将不同压铸技术的结合应用,也成为此刻压铸技术研究的重点。
超低速压铸与一般压铸方式有所不同,它是以极低的压射速度,使金属液以极低的速度(>0.15m/s)顺序充填型腔'减小卷气偏向,降低铸件气体含量,以取得表面光洁、轮廓清楚、内部组织致密的压铸件(气体量控制在~/l00g,废钯碳回收钯技术一般压铸气体量在25ml/100g)。可是该方式生产效率较低,且在生产中由于射速度太低,往往会造成压铸件产生冷隔、浇不足、压铸件轮廓不完整清楚等铸造缺点,而且压射速度的控制较为复杂,操作也不方便。
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真空压铸法是将腔中的气体抽暇或部份抽暇,降低腔中的气压,以利于充型和合金熔体气体的排除,使合金熔体在压力的作用下充填腔,并在压力下凝同而取得致密的压铸件。真压铸法与普通压铸法相较具有以下特点:(1)气孔率大大降低;(2)真空压铸的铸件的硬度高,微观组织细小;(3)真空压铸件的力学性能较高。该技术操作方便,不降低生产效率,所以真空压铸法自出现以来取得了必然规模的发展应用,可是该方式涉及到复杂的真空处置系统,系统结构复杂庞大,购买本钱高,致使铸件的本钱较高,因此限制该技术应用范围的进一步扩大。

本文发布于:2024-09-22 05:39:07,感谢您对本站的认可!

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