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普通压铸机上的挤压压铸加工​

Date:2016-04-22

一、挤压铸造工艺与装备应用现状


  挤压铸造技术发明了65年,它所具有强大的技术优势,已为机械制造工艺行业所重视。可惜受传统思维方式和装备研制滞后的制约,挤压铸造的优势仍未得以最充分的展现。现时挤压铸造工艺基本以开式浇铸立式挤压方式进行,与工效最高的卧式冷室压铸工艺未能实现兼容。近年发展起来的立式闭模充型挤压铸造,与40年前发明的"精、速、密"压铸原理一样,都是以压射机构进行补缩,其公称压力有限,并未达到挤压铸造的补缩比压要求,严格来说,还不能算作真正意义上的挤压铸造。


  与压铸技术相比,现有挤压铸造设备工效不高,零件成形尺寸精度低,成本相对较高。由于设备的自动化程度低,对工人的技能要求较高,操作难度较大,劳动强度高。同样的零件,挤压铸造工艺的车间成本约为压铸工艺的2--3倍。加上压射系统不完善,结构复杂的零件难以生产出来,限制了挤压铸造工艺的广泛应用。


  挤压铸造工艺推广应用所存在的问题,是由于装备发展的滞后产生的。现时传统的挤压铸造工艺与装备,最大的症结在于未能真正与传统压铸装置的压射系统有效结合,合模、锁模与挤压如何很好地结合起来是其关键的问题。不突破这一点,挤压铸造的工艺潜能就不能完全发挥出来,其对传统压铸工艺的替代性优势也就难以充分表达,传统压铸技术也不能借此技术进行复合而跃上一个新台阶。


  二、在传统压铸机上应用挤压压铸工艺的优势


  传统压铸工艺与装备技术已相当完善,特别是卧式冷室压铸机及卧式压铸工艺,它的压射与合模锁模装置,具有极强的工艺适应性。因此,挤压铸造工艺如果不能与传统压铸装备相结合,将制约它的广泛应用。跨出这一步,挤压铸造技术将出现另一个分支,这就是挤压压铸技术。换言之,在传统压铸机的基础上应用挤压铸造技术,就是挤压压铸技术。根据挤压压铸自身工艺的特点,对传统压铸机进行相应的完善改造,这套设备就是一台全新的挤压压铸机了。


  1.正确而全面认识压铸工艺与传统压铸机的功能


  把握挤压铸造工艺的原理,在传统压铸机上地简单应用挤压压铸工艺并不是件难事,关键的是突破传统观念。它需要对传统压铸机所拥有的性能有全面充分的认识,也要对传统压铸工艺有深刻的理解,还要清除那些先入为主的模糊认识。


  事实上,现时传统的压铸机,其功能已相当齐备,它不但能进行普通的压铸,还能进行挤压压铸、带型芯挤压压铸;不但能进行各种的低压铸造、差压铸造、重力铸造,增加抽真空装置后,还能进行真空吸铸、真空压铸、真空挤压压铸。如果思想再放开一点,将半固态加工、模锻的技术与之相结合,形成连铸连锻的工艺,也是可以有效实现的。


  现有不少型号的压铸机,其压射系统的压射力、压射速度都是"连续无级可调"的。就低压铸造、差压铸造、重力铸造的工艺特性来说,在普通压铸机上进行上述工艺是没有任何问题。在压铸机上安装这种模具,也不是人们想象中那么昂贵,因为它并非一定设计得如传统压铸模一样复杂。遗憾的是在实践中我们难见相关的应用及报道。这是我们对传统压铸机及传统压铸工艺的一个认识误区、观念误区和应用误区。


  2.传统压铸工艺与装备的特点及与挤压压铸工艺的适应性


  传统压铸机分两类,一类是全液压主缸合(锁)模压铸机,另一类是曲肘机构锁模压铸机。由于曲肘机构锁模的设备制造成本较低,现时市场上该类机型已占主导地位。


  传统压铸机有一个重要的特征,就是它的型号都是以锁模力为主体参数命名的,我们现在常说某台压铸机是多少吨,就是指锁模力的吨数。而挤压压铸机,它不但有锁模力的参数要求,还必须有一个挤压补缩力的参数要求,且这个挤压力参数还是最主要的指标。


  如上所述,由于传统压铸机有全液压式和曲肘式两种不同的机型,在进行传统普通压铸时没有分别,但如果用作挤压压铸时就不同了。挤压压铸与普通压铸的分别在于,铸件在充型之后,挤压压铸增加了一个主缸动力向前推进进行补缩的工步,而普通压铸则只是自然冷却,没有补缩的工步。


6.挤压压铸工艺与传统压铸装备的切入口


  以卧式压铸机为例,这种传统装备不用新增加机械装置,也能应用挤压压铸工艺,也能生产挤压压铸件,只是所生产的零件结构稍为简单,零件的厚度尺寸精度受到一定的限制。


  由于传统卧式压铸机并没有一个专用的挤压补缩机构,合模机构须同时承担合模和挤压补缩功能,所用的挤压压铸模具,设计的凸模是必须是整个零件投影面积,实质是一个"冲头",与开式挤压铸造机所用模具相似,是一种最传统、典型的挤压铸模具结构。


  因此,在传统卧式压铸机上应用挤压铸工艺,需要控制好其合模的尺寸精度。最简单的办法,可通过所谓的"实时控制"控制好合模的准确位置。通过在压铸机上增加一个"位置电控"开关,并对压铸机的逻辑电路作相应的调整。压铸件厚度精度,受制于这个"位置电控开关"的可控精度。通过这样改进,整个挤压压铸工艺与现有的立式闭模(冲头式模具)反压充型挤压铸造工艺极为相似。


  用普通卧式压铸机进行挤压压铸生产,由于是闭模充型,它不但可生产比传统立式挤压铸造机开模浇注方法生产复杂结构的零件,而且由于压射系统也比用四柱油压机改造而成的挤压铸造机更完善,它也比立式闭模反压挤压铸造方法可生产出更复杂的零件,其复杂系数与传统压铸工艺是一样的。


  7.挤压压铸的模具顶出装置与传统压铸模具的异同


  用传统卧式压铸机应用挤压压铸工艺,还有一个很不同的特征是其顶出装置。传统压铸机一般使毛坯留在动模,而挤压压铸工艺则是留在动模或静模两种情形都可存在,它对模具结构、模具承力和模具成本产生决定性影响。新设计生产的挤压压铸机必须充分考虑这个问题。


  值得注意的是,挤压压铸模承担高压挤压补缩,它比传统压铸模应具有更高的机械强度,应参考锻压模具的设计规范进行承压强度设计,其顶出杆所需强度也比传统压铸模具的大。要更好解决挤压压铸模具的强度和刚度这个问题,必须简化挤压压铸模具的结构,这就要按挤压压铸工艺对传统压铸机进行彻底的改造,或应用真正的挤压压铸机了。


  三、新型挤压压铸机的设计和传统压铸机的改造简述


  在传统压铸机的基础上改造挤压压铸机,有两种途径:


  一是生产压铸机的厂家,按挤压压铸工艺的特征,设计生产适应性广的全能的挤压压铸机。压铸机生产厂家按该技术思路设计生产的具有相同锁模力和挤压力的挤压压铸机,整机的制造成本只比普通压铸机高3%左右。具体改进方案可参考该技术相关的专利文献介绍。


  二是现有的压铸厂家对其自有压铸机自行改造。


  改造传统的全液压式锁模压铸机为挤压压铸机,成本是最低的,它只要在设备上加上锁模机构,成本在5000元至1万元左右,设备型号吨位大小,相差并不大。


  曲肘式锁模压铸机在一般机械厂都能完成改造工作。改造费用一般为设备价值的5%左右。将一台锁模力为500吨的曲肘式压铸机改造为一台同时具有500吨锁模力和的挤压补缩力的挤压压铸机,成本约3万元。


  两种不同类别压铸机改造成的挤压压铸机,其挤压压铸模具结构会有所差异,这是设计人员需要留意的。有关挤压压铸模具的特点,将另文介绍。


  四、结语


  挤压压铸工艺与装备技术的提出,使挤压铸造技术大大向前迈进了一步,但它还是一个新生事物,有待同行们在实践中丰富和提高。