壓鑄件及其它鑄造件存在縮孔縮松問題是一個普遍的現(xiàn)象,有沒有徹底解決這個問題的方法?答案應(yīng)該是有的,但它會是什么呢?
1.壓鑄件縮孔縮松現(xiàn)象存在的原因
壓鑄件縮孔縮松現(xiàn)象產(chǎn)生的原因只有一個,那就是由于金屬熔體充型后,由液相轉(zhuǎn)變成固相時必然存在的相變收縮.由于壓鑄件的凝固特點是從外向內(nèi)冷卻,當(dāng)鑄件壁厚較大時, 內(nèi)部必然產(chǎn)生縮孔縮松問題
所以,就壓鑄件來說,特別是就厚大的壓鑄件來說,存在縮孔縮松問題是必然的,是不可以解決的.
2.解決壓鑄件縮孔縮松缺陷的唯一途徑
壓鑄件縮孔縮松問題,不能從壓鑄工藝本身得到徹底解決,要徹底解決這個問題,只能超越該工藝,或者說是從系統(tǒng)外尋求解決的辦法.
這個辦法又是什么呢?
從工藝原理上說,解決鑄件縮孔縮松缺陷,只能按照通過補縮的工藝思想進(jìn)行.鑄件凝固過程的相變收縮,是一種自然的物理的現(xiàn)象,我們不能逆這種自然現(xiàn)象的規(guī)律,而只能遵循它的規(guī)律,解決這個問題.
3.補縮的兩種途徑
對鑄件的補縮,有兩種途徑,一是自然的補縮,一是強制的補縮.
要實現(xiàn)自然的補縮,我們的鑄造工藝系統(tǒng)中,就要有能實現(xiàn)”順序凝固”的工藝措施.很多人直覺地以為,采用低壓鑄造方法就能解決鑄件的縮孔縮松缺陷,但事實并不是這么回事.運用低壓鑄造工藝,并不等于就能解決鑄件的縮孔縮松缺陷,如果低壓鑄造工藝系統(tǒng)沒有設(shè)有補縮的工藝措施,那么,這種低壓鑄造手段生產(chǎn)出來的毛坯,也是可能百分之一百存在縮孔縮松缺陷的.
由于壓鑄工藝本身的特點,要設(shè)立自然的”順序凝固”的工藝措施是比較困難的,也是比較復(fù)雜的.最根本的原因還可能是, ”順序凝固”的工藝措施,總要求鑄件有比較長的凝固時間,這一點,與壓鑄工藝本身有點矛盾.
強制凝固補縮的最大特點是凝固時間短,一般只及”順序凝固”的四分之一或更短,所以,在壓鑄工藝系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,增設(shè)強制的補縮工藝措施,是與壓鑄工藝特點相適應(yīng)的,能很好解決壓鑄件的縮孔縮松問題.
4.強制補縮的兩種程度:擠壓補縮和鍛壓補縮
實現(xiàn)鑄件的強制補縮可以達(dá)到有兩種程度.一種是基本的可以消除鑄件縮孔縮松缺陷的程度,一種是能使毛坯內(nèi)部達(dá)到破碎晶粒或鍛態(tài)組織的程度.如果要用不同的詞來表述這兩種不同程度話,那么,前者我們可以用”擠壓補縮”來表達(dá),后者,我們可以用”鍛壓補縮”來表達(dá).
要充分注意的一個認(rèn)識,分清的一個概念是,補縮都是一種直接的手段,它不能間接完成.工藝上,我們可以有一個工藝參數(shù)來表達(dá),這就是”補縮壓強”.
物理原理上,壓強這個概念有兩種情況可出現(xiàn),一種是在液體場合,即”阿基米德定律”的場合,為分清楚,我們定義它為”液態(tài)壓強”,而另一種出現(xiàn)在固態(tài)場合,我們定義它為”固態(tài)壓強”.要注意的是,這兩種不同狀態(tài)下出現(xiàn)的壓強概念的適用條件.我們?nèi)绻煜?就會出現(xiàn)大問題.
“液態(tài)壓強”,它只適用于液體系統(tǒng),它的壓強方向是可以傳遞的,可以轉(zhuǎn)彎的,但在固相系統(tǒng)完全不適用.
壓鑄件的補縮,是在半固態(tài)與固態(tài)之間出現(xiàn)的,它的壓強值,是有方向的,是一種矢量壓強,它的方向與施加的補縮力方向相同.
所以,那種以為通過提高壓鑄機壓射缸的壓力,通過提高壓射充型比壓來解決壓鑄件的縮孔縮松,以為這個壓射比壓可以傳遞到鑄件凝固階段的全過程,實現(xiàn)鑄件補縮思想,是完全錯誤的.
5.采用”先壓鑄充型,后模鍛補縮”的工藝,是解決鑄件縮孔縮松缺陷的有效途徑,也是一種終極手段.
”先壓鑄充型,后模鍛補縮”的工藝,我們可簡稱為”壓鑄模鍛”工藝.它的本質(zhì),是一種連鑄連鍛工藝,就是將壓鑄工藝與液態(tài)模鍛工藝相結(jié)合,將這兩種設(shè)備的最有效功能組合在一起,完成整個工藝過程.
這種連鑄連鍛的”壓鑄模鍛”設(shè)備,外型與普通立式或臥式的壓鑄機很相似,其實就是在壓鑄機上,增加了液壓的鍛壓頭.可以加上的最大鍛壓補縮力,能等于壓鑄機的最大鎖模力.
要注意的是,這種壓鑄模鍛機最重要的公稱參數(shù),并不是鎖模力,而是模鍛補縮力,相當(dāng)于四柱油壓機的鍛壓力意義,這是我們在設(shè)備選擇時必須充分留意的.不然,買了一臺鎖模力很大,但模鍛補縮力很小的壓鑄模鍛設(shè)備,其使用價值就大打折扣了.
運用這種壓鑄模鍛機生產(chǎn)的毛坯,尺寸精度很高,表面光潔度也極高,可以相當(dāng)于6級以上機加工手段所能達(dá)到的精度與表面粗糙度水平.它已能歸屬于”極限成形”的工藝手段,比”無切削少余量成形”工藝更進(jìn)了一大步.