金屬材料的擠壓鑄造成型技術及其應用

李家威

中車齊齊哈爾車輛有限公司工藝技術部 黑龍江齊齊哈爾 161002

1 擠壓鑄造成型技術概述

對于擠壓成型技術來講，其發展歷程有一百多年，來源于上個世紀三十年代的前蘇聯，擠壓鑄造成型技術比壓鑄成型技術晚出現一個世紀左右。我國的擠壓鑄造成型技術發展比較晚，發展歷程首先從一些高校與科研所展開相關理論方面的研究開始，對于鑄造技術的工藝參數和模具等一邊探索一邊設計，慢慢設計一些新型產品。之后，我國開始步入擠壓鑄造成型技術快速發展階段，尤其是間接鑄造成型技術的開發和運用，使得我國的擠壓鑄造成型技術有了質的飛躍。此前不能解決的金屬鑄件壁厚大的問題、造型復雜的難題等都得到了良好的解決，極大拓展了我國擠壓鑄造成型技術的應用范圍。當前，我國的汽車行業領域發展趨勢良好，運用擠壓鑄造成型技術可以生產質量更好的發動機變速箱金屬零件，且汽車行業的發展也推動擠壓鑄造業的進步[1]。

2 擠壓鑄造特點及實用范圍

因為擠壓鑄造主要是使得液態金屬在較大的機械壓力下實現結晶，所以，其特點主要呈現以下：

（1）擠壓鑄造可以對鑄件當中的氣孔以及縮孔和縮松等缺陷消除，使得其產生局部塑性變形，確保鑄件組織能夠緊密。并且在壓力下結晶，有著較為顯著的細化晶粒，對凝固速度加快和確保組織均勻化的作用，所以，擠壓鑄件力學性能通常大于其他的普通鑄件，可以達到相同種類合金的鍛件水平，同時對鍛件中所存在的各向異性問題不會存在。因此，擠壓鑄造是現階段能夠提供質量良好以及力學性能高的鑄件加工生產工藝。

（2）擠壓鑄件其表面粗糙度低以及尺寸良好，其水平可以達到壓鑄件的水平。液態金屬在高壓下成型凝固，使得鑄件和型腔壁可以緊密的貼合。

（3）擠壓鑄件在凝固當中，各個部分都是在壓應力狀態，這對于鑄件實現補縮和避免裂縫產生非常有利。因此，擠壓鑄造自身的工藝適應性很強，采用的合金不會受到鑄件性能好壞對其的影響，其不但可以生產性能良好的鑄造合金，還可以對于一些性能較低的變形合金進行鑄造[2]。

（4）可以很好的實現機械和自動化，將人員的勞動強度大大的降低，將車間勞動條件可以很好的改善。并且，擠壓鑄造一般不會產生澆冒口，毛坯的精度較高，鑄造尺寸也準確，所以在金屬采用生產制作中的利用率是非常的高，可將金屬材料生產加工切削量減少。因此，這對于生產成本的降低以及生產效率的提升非常有利。和一些重力鑄造比較，其可以將鑄件的質量提升，降低廢品率。

（5）擠壓鑄造主要就是采用壓力進行補縮，工藝在實際的應用中會受到很大的影響。相對于一些薄壁零件和結構就較為復雜的零件，由于鑄件的冷凝速度比較快，甚至沒有加壓就已經凝固，除此之外，直接擠壓鑄造一般無澆冒口系統，所澆筑的金屬成型之后就是鑄件。

3 其適用范圍

（1）在材料種類方面適用性較廣，可用于生產各種類型的合金，如鋁合金、鋅合金、銅合金、灰鑄鐵、球墨鑄鐵、碳鋼、不銹鋼等。

（2）對于一些復雜且性能上有一定要求的零件，采用擠壓鑄造合適。因為擠壓鑄造既能容易成形，又能保證產品性能的要求。

4 鋁合金材料擠壓鑄造成型技術探究

在日常生活中較為常見的鋁合金材料擠壓鑄造工藝包括汽車的活塞擠壓鑄造工藝、高壓齒輪泵殼擠壓鑄造工藝和管鉗柄擠壓鑄造工藝等。活塞鑄造工藝有兩種，一種是采用鍛造工藝，另一種是采用鑄造工藝。二者進行對比，鍛造工藝抗疲勞強度更大，適合用于高性能的汽車發動機，但鍛造工藝的生產程序較為復雜，需要運用到一些重型的設備，工藝成本也比鑄造工藝高。擠壓鑄造工藝的出現化解了此問題，即不用像鍛造工藝需要重型設備，有效降低了成本，也解決了金屬鑄造帶來的性能問題。擠壓鑄造工藝提升了金屬材料的使用率，節約了成本和能源，使得我國的勞動環境得到良好改善，減少了活塞制作周期[3]。擠壓鑄造鋁合金輪轂工藝技術的出現，慢慢取代了以前的鑄造工藝方法，許多汽車零件生產制造商引用了擠壓鑄造鋁合金輪轂工藝技術，且逐漸形成了較大規模。擠壓鑄造鋁合金輪轂工藝技術對比其他工藝技術有著許多優勢：①其工藝技術生產線更為簡潔，相應設備成本較低，零件生產效率提升；②擠壓鑄造鋁合金輪轂工藝技術制造的零件產品質量更好，更為耐用，得到了市場的廣泛青睞，在競爭中占有更大的主動權。

5 鎂合金擠壓鑄造成型技術探究

鎂合金擠壓鑄造成型技術漸漸成為相關研究領域的重點內容。和鑄造鎂合金技術對比，鎂合金擠壓鑄造技術具有更佳的力學性能。擠壓鑄造生產的鎂合金產品的綜合性能更佳，解決了鑄造鎂合金產品的組織缺陷問題，為性能需求更高及形狀更復雜零件產品帶來了機會。但由于我國的工藝水平有限，當前還沒較為成熟的擠壓鑄造鎂合金工藝技術，在現實制造過程當中出現了一些氣泡或者裂紋的產品問題，且出現力學性能不夠穩定的問題。伴隨著現代科技的快速發展，由鎂合金打造的高端精密儀器設備已在許多發達國家有了廣泛的運用。當前我國采用較多的還是傳統的鑄造工藝與金屬鑄造工藝，針對高端精密儀器設備成型技術明顯能力不夠。隨著科技的進步和能源緊迫問題，鎂合金勢必會成為將來擠壓鑄造成型技術領域的關鍵原材料，著重開發和研究鎂合金擠壓鑄造成型技術對我國的合金運用領域有著重大意義。

6 結語

總之，不管什么工藝技術，其自身有存在著相應的優點和缺點，這就需要我們和時代的發展腳步相隨。當前，我國還不能完全自主研發制造擠壓鑄造成型機器來滿足行業需求，在極大程度上限制了我國擠壓制造工藝的提升。所以，加大投入研發自主知識產權的擠壓鑄造成型設備和工藝是提升我國擠壓鑄造技能的有效方法。