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2026
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05
液態(tài)模鍛技術(shù)在鋼鐵件中的應(yīng)用與發(fā)展
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液態(tài)模鍛，也稱擠壓鑄造，是通過對熔融態(tài)的金屬施加一定壓力進(jìn)行充型、補(bǔ)縮和壓力結(jié)晶的一種金屬零件成形技術(shù)。它比傳統(tǒng)的壓鑄技術(shù)適用范圍更寬，不僅可以進(jìn)行鋁合金、鎂合金、鋅合金、銅合金等較低熔點(diǎn)有色合金件的精密成形，也能實(shí)現(xiàn)鋼鐵零件的短流程高性能成形。但是，因熔融態(tài)的鋼鐵材料溫度高達(dá)上千攝氏度，鋼鐵材料的液態(tài)模鍛在定量澆注、加壓補(bǔ)縮、模具以及加壓設(shè)備等方面都有其獨(dú)特的要求，現(xiàn)有的液態(tài)模鍛模具和裝備都難以滿足要求，其試驗(yàn)研究和應(yīng)用開發(fā)難度大、風(fēng)險(xiǎn)高。目前，試驗(yàn)研究主要集中在哈爾濱工業(yè)大學(xué)、北京交通大學(xué)、湖北汽車工業(yè)學(xué)院等院校，生產(chǎn)應(yīng)用則主要是替代傳統(tǒng)砂型鑄造生產(chǎn)耐磨材料零件、汽車零件、不銹鋼閥門等。
鋼鐵件液態(tài)模鍛技術(shù)應(yīng)用的三個(gè)技術(shù)關(guān)鍵：一是定量澆注，即如何將熔融態(tài)的鋼鐵材料準(zhǔn)確定量，并順利澆入到模具的設(shè)定位置；二是模具壽命，即如何確保模具在承受高達(dá)上千度的高溫和近千個(gè)大氣壓的高壓條件下不損壞且壽命長，進(jìn)而降低模具費(fèi)在單件產(chǎn)品成本中的占比；三是液鍛設(shè)備，現(xiàn)有的商業(yè)化液態(tài)模鍛機(jī)組只適用于有色金屬，如何設(shè)計(jì)與獲得適用于鋼鐵件液態(tài)模鍛的裝備是鋼鐵零件液態(tài)模鍛的又一個(gè)卡脖子問題。
1、鋼鐵件液態(tài)模鍛的定量澆注。液態(tài)模鍛與傳統(tǒng)鑄造和鍛造技術(shù)相比的主要優(yōu)勢之一就是工藝出品率高。重力鑄造鋼件的工藝出品率一般只有40%-60%，而液態(tài)模鍛鋼件的工藝出品率可達(dá)90%-95%。要真正發(fā)揮出這一優(yōu)勢，首先要求定量澆注，其定量澆注的過程包括定量出水、保溫轉(zhuǎn)移和定量澆注三個(gè)環(huán)節(jié)，其中定量誤差要求控制在5%-10%以內(nèi)。
2、模具選材與壽命。模具是液態(tài)模鍛必不可少的工裝，在鋼鐵件液態(tài)模鍛中，模具材料、模具壽命以及模具費(fèi)用在成本中的攤銷是其推廣應(yīng)用中三個(gè)最為關(guān)心的問題。液態(tài)模鍛是一個(gè)高溫高壓的材料成形過程，對模具具有三個(gè)基本的要求：具有高的紅硬性或高溫穩(wěn)定性，即高溫條件下依然具有高的硬度、強(qiáng)度，而保持其形狀和尺寸不發(fā)生變化；具有良好的抗熱疲勞破壞能力，即在反復(fù)的冷熱循環(huán)條件下不發(fā)生開裂和剝落的能力；具有良好的性價(jià)比，即模具壽命期內(nèi)單件產(chǎn)品成本中模具費(fèi)用的攤銷要低。目前鋼鐵件液態(tài)模鍛的模具采用噴涂耐高溫的涂料，配合這些涂料的情況下，常用的H13鋼制造的模具就可以用來進(jìn)行鋼鐵件的液態(tài)模鍛，使用壽命可達(dá)3000-5000模次。
3液態(tài)模鍛設(shè)備。用于鋁合金、鎂合金和鋅合金等較低熔點(diǎn)有色合金的液態(tài)模鍛裝備已經(jīng)有比較完善的規(guī)格系列，但這些設(shè)備的取料給料裝置與中頻感應(yīng)電爐難以適配，料筒傾出、壓射系統(tǒng)以及電氣液壓元器件的熱防護(hù)等都不能滿足鋼鐵件液態(tài)模鍛的需要，所以大型鋼鐵件液態(tài)模鍛的裝備需要非標(biāo)訂制。用于鋼鐵件液態(tài)模鍛的裝備主要包括澆注設(shè)備、液鍛機(jī)、噴涂設(shè)備及取件裝置。其中噴涂設(shè)備和取件設(shè)備可以選用鋁合金液態(tài)模鍛的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，只要增加必要的元器件熱防護(hù)措施即可；但澆注設(shè)備和液態(tài)模鍛機(jī)需要根據(jù)液鍛工藝、澆注量和工件結(jié)構(gòu)特性進(jìn)行非標(biāo)訂購。
目前液態(tài)模鍛已在大型襯板、輪盤、雙金屬復(fù)合材料中應(yīng)用推廣，液態(tài)模鍛生產(chǎn)鋼鐵件具有工藝出品率高、組織致密、綜合性能優(yōu)異的突出優(yōu)勢，在耐磨零件、難鍛造零件及功能-結(jié)構(gòu)一體的雙金屬復(fù)合件方面應(yīng)用前景廣闊。
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