本發(fā)明涉及擠壓鑄造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種鑄件的擠壓鑄造方法。

背景技術(shù)：

擠壓鑄造是將一定量熔融金屬液直接注入金屬模膛，隨后合模實(shí)現(xiàn)金屬液充填流動(dòng)，并在機(jī)械靜壓力作用下發(fā)生高壓凝固和少量塑性變形，從而獲得毛坯或零件的一種金屬加工方法。鑄件一般通過一次直接擠壓成形，但在壓制結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鑄件時(shí)，這一壓力并不能均勻地分布在擠壓面上，無法保證整個(gè)鑄件在有效擠壓比壓下凝固。特別是當(dāng)鑄件的不同部位在垂直方向上的厚度相差較大時(shí)：在直接擠壓鑄造過程中，厚度較小部位先于厚度較大部位凝固，從而導(dǎo)致擠壓壓力主要分布在厚度較小處，而需要在持續(xù)高壓下凝固的厚大部位只能分配到較少壓力，這種情況不利于厚度大的部位的成型和鑄件整體性能的提高，特別隨著鑄件厚度差的增大，這一不利因素將更加明顯。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種鑄件的擠壓鑄造方法，能夠改善壓力分布狀態(tài)，有利于厚度大的部位的成型和鑄件整體性能的提高。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，采取的技術(shù)方案是：

一種鑄件的擠壓鑄造方法，針對厚薄不均的鑄件可實(shí)現(xiàn)同方向二次直接擠壓,該鑄件包括第一部位和第二部位，第一部位的厚度比第二部位的厚度小，該方法包括以下步驟:

(1)、預(yù)熱模具，將熔體澆入模具型腔中；

(2)、上模向下移動(dòng)至與下模進(jìn)行合模，模具的第一擠壓沖頭對第一部位的熔體進(jìn)行擠壓，模具的第二擠壓沖頭對第二部位的熔體進(jìn)行擠壓；

(3)、第一擠壓沖頭和第二擠壓沖頭繼續(xù)向下移動(dòng)，并使第一擠壓沖頭和第二擠壓沖頭對熔體的擠壓力增壓至f1并保壓時(shí)間t1；

(4)、第二擠壓沖頭繼續(xù)向下移動(dòng)，并使第二擠壓沖頭對第二部位的熔體繼續(xù)增壓，第二擠壓沖頭對熔體的擠壓力增壓至f2并保壓時(shí)間t2，其中f2＞f1；

(5)、開模，頂出鑄件。

該方法通過對鑄件在豎直同方向的二次直接擠壓，在鑄件凝固過程中，根據(jù)鑄件不同部位的凝固先后順序，分階段進(jìn)行二次擠壓，使擠壓壓力在合金凝固的過程中合理分布，改善壓力分布狀態(tài)，提高局部擠壓比壓和壓力有效作用時(shí)間，有效地解決了厚度大的部位不及厚度小的部位的組織致密和晶粒粗大等問題，有利于厚度大的部位的成型和鑄件整體性能的提高，提高產(chǎn)品質(zhì)量和成品率。

下面對技術(shù)方案進(jìn)一步說明：

進(jìn)一步的是，在步驟(4)中，第一擠壓沖頭對第一部位的擠壓力保持為f1。使第一擠壓沖頭繼續(xù)對第一部件的熔體施壓，防止因第二擠壓沖頭的加壓而發(fā)生變形，保證產(chǎn)品質(zhì)量。

進(jìn)一步的是，在步驟(2)和步驟(3)中，通過主液壓缸帶動(dòng)第一擠壓沖頭和第二擠壓沖頭對熔體進(jìn)行擠壓。

進(jìn)一步的是，在步驟(4)中，通過副液壓缸帶動(dòng)第二擠壓沖頭繼續(xù)對第二部位的熔體進(jìn)行加壓。

進(jìn)一步的是，在步驟(5)中，開模前，副液壓缸先泄壓，主液壓缸再泄壓。

進(jìn)一步的是，在步驟(3)中，模具對第一部位和第二部位的熔體進(jìn)行第一次擠壓，第一擠壓比壓為50-150MPa。

進(jìn)一步的是，在步驟(4)中，第二擠壓沖頭對第二部位的熔體進(jìn)行第二次擠壓，第二次擠壓比壓為60-150MPa。

進(jìn)一步的是，保壓時(shí)間t1為30-80s，保壓時(shí)間t2為30-70s。

進(jìn)一步的是，在步驟(1)中，預(yù)熱溫度為150-250℃。

進(jìn)一步的是，該鑄件為渦輪，第一部位為肋板，第二部位渦輪輪緣，第一擠壓沖頭為上模芯，第二擠壓沖頭為圍繞上模芯布置的上模環(huán)。肋板位置的厚度要比渦輪輪緣位置的厚度要薄，第一次擠壓時(shí)，上模環(huán)對渦輪輪緣位置進(jìn)行擠壓，上模芯的肋板位置進(jìn)行擠壓，當(dāng)肋板凝固完成后，使上模環(huán)繼續(xù)向下移動(dòng)對渦輪輪緣位置繼續(xù)加壓，進(jìn)行二次擠壓，從而達(dá)到提高壓力利用效率和增大渦輪外圈擠壓比壓的效果，使渦輪外圈厚大部位在足夠大的擠壓壓力下凝固成型，進(jìn)一步提高蝸輪的品質(zhì)和使用壽命。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明通過對鑄件在豎直同方向的二次直接擠壓，在鑄件凝固過程中，根據(jù)鑄件不同部位的凝固先后順序，分階段進(jìn)行二次擠壓，使擠壓壓力在合金凝固的過程中合理分布，改善壓力分布狀態(tài)，提高局部擠壓比壓和壓力有效作用時(shí)間，有效地解決了厚度大的部位不及厚度小的部位的組織致密和晶粒粗大等問題，有利于厚度大的部位的成型和鑄件整體性能的提高，提高產(chǎn)品質(zhì)量和成品率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例鑄件的擠壓鑄造方法的流程示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例立式擠壓鑄造機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例模具的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記說明：

10.第一模板，20.動(dòng)模板，30.第二模板，40.主驅(qū)動(dòng)缸，50.副驅(qū)動(dòng)缸，510.頂板，610.上模，611.第一擠壓沖頭，612.第二擠壓沖頭，613.上模架，620.下模，621.下模套，622.下模芯，623.型腔，70.導(dǎo)柱，80.驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明：

如圖1所示，一種鑄件的擠壓鑄造方法，針對厚薄不均的鑄件可實(shí)現(xiàn)同方向二次直接擠壓,該鑄件包括第一部位和第二部位，第一部位的厚度比第二部位的厚度小，該方法包括以下步驟:

(1)、預(yù)熱模具，將熔體澆入模具型腔中；

(2)、上模向下移動(dòng)至與下模進(jìn)行合模，模具的第一擠壓沖頭對第一部位的熔體進(jìn)行擠壓，模具的第二擠壓沖頭對第二部位的熔體進(jìn)行擠壓；

(3)、第一擠壓沖頭和第二擠壓沖頭繼續(xù)向下移動(dòng)，并使第一擠壓沖頭和第二擠壓沖頭對熔體的擠壓力增壓至f1并保壓時(shí)間t1；

(4)、第二擠壓沖頭繼續(xù)向下移動(dòng)，并使第二擠壓沖頭對第二部位的熔體繼續(xù)增壓，第二擠壓沖頭對熔體的擠壓力增壓至f2并保壓時(shí)間t2，其中f2＞f1；

(5)、開模，頂出鑄件。

該方法通過對鑄件在豎直同方向的二次直接擠壓，在鑄件凝固過程中，根據(jù)鑄件不同部位的凝固先后順序，分階段進(jìn)行二次擠壓，使擠壓壓力在合金凝固的過程中合理分布，改善壓力分布狀態(tài)，提高局部擠壓比壓和壓力有效作用時(shí)間，有效地解決了厚度大的部位不及厚度小的部位的組織致密和晶粒粗大等問題，有利于厚度大的部位的成型和鑄件整體性能的提高，提高產(chǎn)品質(zhì)量和成品率。

在本實(shí)施例中，該鑄件為渦輪，第一部位為肋板，第二部位渦輪輪緣，第一擠壓沖頭為上模芯，第二擠壓沖頭為圍繞上模芯布置的上模環(huán)。肋板位置的厚度要比渦輪輪緣位置的厚度要薄，第一次擠壓時(shí)，上模環(huán)對渦輪輪緣位置進(jìn)行擠壓，上模芯的肋板位置進(jìn)行擠壓，當(dāng)肋板凝固完成后，使上模環(huán)繼續(xù)向下移動(dòng)對渦輪輪緣位置繼續(xù)加壓，進(jìn)行二次擠壓，從而達(dá)到提高壓力利用效率和增大渦輪外圈擠壓比壓的效果，使渦輪外圈厚大部位在足夠大的擠壓壓力下凝固成型，進(jìn)一步提高蝸輪的品質(zhì)和使用壽命。

在步驟(1)中，模具型腔的預(yù)熱溫度為150-250℃。

在步驟(2)中，通過主液壓缸帶動(dòng)第一擠壓沖頭和第二擠壓沖頭對熔體進(jìn)行擠壓。

在步驟(3)中，主液壓缸增壓到一定壓力并保壓30-80s，通過第一擠壓沖頭和第二擠壓沖頭對熔體進(jìn)行第一次擠壓，第一次擠壓比壓為50-150MPa。

在步驟(4)中，副液壓缸增壓到一定壓力并保壓30-70s，通過第二擠壓沖頭對第二部位的熔體進(jìn)行第二次擠壓，第二次擠壓比壓為60-150MPa；在這過程中，主液壓缸繼續(xù)在第一次擠壓比壓的壓力保壓至保壓至第二擠壓完成，使第一擠壓沖頭繼續(xù)對第一部件的熔體施壓，防止因第二擠壓沖頭的加壓而發(fā)生變形，保證產(chǎn)品質(zhì)量。

在步驟(5)中，當(dāng)鑄件的熔體完全凝固后，副液壓缸先泄壓，主液壓缸再泄壓，然后通過升降液壓缸驅(qū)動(dòng)上模向上運(yùn)動(dòng)開模，副液壓缸頂出鑄件并回位。

在本實(shí)施例中，該鑄件為渦輪，第一部位為肋板，第二部位渦輪輪緣，第一擠壓沖頭為上模芯，第二擠壓沖頭為圍繞上模芯布置的上模環(huán)。肋板位置的厚度要比渦輪輪緣位置的厚度要薄，第一次擠壓時(shí)，上模環(huán)對渦輪輪緣位置進(jìn)行擠壓，上模芯的肋板位置進(jìn)行擠壓，當(dāng)肋板凝固完成后，使上模環(huán)繼續(xù)向下移動(dòng)對渦輪輪緣位置繼續(xù)加壓，進(jìn)行二次擠壓，從而達(dá)到提高壓力利用效率和增大渦輪外圈擠壓比壓的效果，使渦輪外圈厚大部位在足夠大的擠壓壓力下凝固成型，進(jìn)一步提高蝸輪的品質(zhì)和使用壽命。

以鑄造渦輪為例，該擠壓鑄造方法具體包括以下步驟：

(1)、ZA27合金熔煉，打渣、除氣，保溫溫度為630℃；

(2)、預(yù)熱模具型腔至200℃；

(3)、將30Kg合金熔體注入模具型腔；

(4)、主液壓缸驅(qū)動(dòng)上模芯和上模環(huán)向下合模，下降速度為8mm/s；

(5)、合模后主液壓缸增壓并保壓，對整個(gè)蝸輪進(jìn)行第一次擠壓，蝸輪在壓力下凝固，擠壓比壓為65MPa；

(6)、主液壓缸保壓50s后，副液壓缸增壓驅(qū)動(dòng)上模環(huán)向下擠壓，蝸輪輪緣的擠壓比壓為90MPa，保壓時(shí)間為60s；

(7)、副液壓缸保壓結(jié)束后卸壓，然后主液缸卸壓；

(8)、升降液壓缸驅(qū)動(dòng)上模向上運(yùn)動(dòng)開模；

(9)、副液壓缸頂出鑄件并回位。

相對于鋅合金蝸輪一般采用的金屬型重力鑄造方法，通過本發(fā)明方法生產(chǎn)的蝸輪毛坯具有組織致密、力學(xué)性能優(yōu)良、加工余量小等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)本發(fā)明方法自動(dòng)化程度高、原材料利用率高，提高鑄件品質(zhì)的同時(shí)降低了生產(chǎn)成本，適用于大批量生產(chǎn)，具有積極的技術(shù)應(yīng)用和推廣價(jià)值。

如圖2和圖3所示，本發(fā)明還提供一種使用上述方法進(jìn)行鑄造的立式擠壓鑄造機(jī)，該立式擠壓鑄造機(jī)包括模具、由上往下依次相對布置的第一模板10、動(dòng)模板20和第二模板30、及固定于第一模板10上的主驅(qū)動(dòng)缸40和固定于動(dòng)模板20上的副驅(qū)動(dòng)缸50，模具包括上模610、與第二模板30連接的下模620，上模610包括與動(dòng)模板20連接的第一擠壓沖頭611、及與副驅(qū)動(dòng)缸50的活塞桿連接的第二擠壓沖頭612，主驅(qū)動(dòng)缸40的活塞桿與動(dòng)模板20連接。

模具的第一擠壓沖頭611對應(yīng)鑄件厚度較薄的位置，第二擠壓沖頭612對應(yīng)鑄件的厚度較厚的位置，在鑄造時(shí)，將合金熔體澆入模具內(nèi)，主驅(qū)動(dòng)缸40通過活塞桿帶動(dòng)動(dòng)模板20向下運(yùn)動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)上模610向下移動(dòng)與下模620合模，上模610的第一擠壓沖頭611和第二擠壓沖頭612同時(shí)擠壓鑄件，合模后主驅(qū)動(dòng)缸40增壓并保壓，使鑄件整體在高壓下凝固，實(shí)現(xiàn)對鑄件的第一次擠壓；主驅(qū)動(dòng)缸40保壓一定時(shí)間后，副驅(qū)動(dòng)缸50通過活塞桿帶動(dòng)第二擠壓沖頭612向下擠壓鑄件厚度較厚的位置，副驅(qū)動(dòng)缸50增壓并保壓，使鑄件厚度較厚的凝固部位仍在高壓下凝固，實(shí)現(xiàn)對鑄件的第二次擠壓。該立式擠壓鑄造機(jī)實(shí)現(xiàn)豎直同方向二次大壓力直接擠壓鑄造，以確保厚度不均鑄件在有效擠壓比壓作用下實(shí)現(xiàn)順序凝固，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量和成品率。同時(shí)，由于采用兩個(gè)大壓力擠壓驅(qū)動(dòng)缸采用串聯(lián)聯(lián)動(dòng)的方式，使鑄造機(jī)整體結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，制造成本低、便于安裝和維護(hù)。同理，當(dāng)鑄件厚度差異較大部分有n個(gè)，該利是擠壓鑄造機(jī)則根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置n個(gè)驅(qū)動(dòng)缸，動(dòng)模板20根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置n-1個(gè)，根據(jù)鑄件不同部位的凝固先后順序，分階段依次進(jìn)行擠壓。

在本實(shí)施例中，如圖3所示，第一擠壓沖頭611為上模芯，第二擠壓沖頭612為圍繞上模芯布置的上模環(huán)，上模610還包括上模架613，上模架613與動(dòng)模板20連接，上模芯固定于上模架613上，下模620包括固定于第二模板30上的下模套621、及固定于下模套621上的下模芯622，下模芯622設(shè)有與上模芯和上模環(huán)配合的型腔623，使適應(yīng)于中心厚度小，外圈厚度大的鑄件的鑄造，特別適用于渦輪的鑄造，解決渦輪的外圈部位不及肋板部位的組織致密和晶粒粗大的問題。模具還可以根據(jù)鑄件的形狀設(shè)置為其他形式。

如圖2所示，立式擠壓鑄造機(jī)還包括頂板510，頂板510與副驅(qū)動(dòng)缸50的活塞桿連接，第二擠壓沖頭612與頂板510連接。副驅(qū)動(dòng)缸50的活塞桿通過頂板510與第二擠壓沖頭612連接，便于安裝和維護(hù)。

如圖2所示，第一模板10和第二模板30之間連接有導(dǎo)柱70，動(dòng)模板20設(shè)有與導(dǎo)柱70配合的導(dǎo)向孔(附圖未標(biāo)識)。導(dǎo)柱70對動(dòng)模板20的移動(dòng)起導(dǎo)向作用，使動(dòng)模板20在上下移動(dòng)過程中更穩(wěn)定，避免發(fā)生偏移，也使合模精度更高。

在本實(shí)施例中，導(dǎo)柱70有兩組，兩組導(dǎo)柱前后布置，每組導(dǎo)柱包括有兩根導(dǎo)柱70，使動(dòng)模板20在上下移動(dòng)過程中更平衡穩(wěn)定。

如圖2所示，立式擠壓鑄造機(jī)還包括驅(qū)動(dòng)動(dòng)模板20上下移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)80，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)80設(shè)于第一模板10上。開模時(shí)，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)80驅(qū)動(dòng)動(dòng)模板20向上運(yùn)動(dòng)開模，副驅(qū)動(dòng)缸50帶動(dòng)頂板510頂出鑄件，使開模更方便，且使立式擠壓鑄造機(jī)的整體結(jié)構(gòu)更緊湊。

在本實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)80為升降液壓缸，升降液壓缸的活塞桿與動(dòng)模板20連接。主驅(qū)動(dòng)缸40和副驅(qū)動(dòng)缸50也為液壓缸，主驅(qū)動(dòng)缸40、副驅(qū)動(dòng)缸50和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)80還可以根據(jù)實(shí)際需要采用其他驅(qū)動(dòng)形式。

主驅(qū)動(dòng)缸40的最大擠壓力大于副驅(qū)動(dòng)缸50的最大擠壓力，在本實(shí)施例中，主驅(qū)動(dòng)缸40的最大擠壓力為1000噸，副驅(qū)動(dòng)缸50的最大擠壓力為800噸。

本發(fā)明通過該立式擠壓鑄造機(jī)實(shí)現(xiàn)對鑄件在豎直同方向的二次擠壓，在鑄件凝固過程中，根據(jù)鑄件不同部位的凝固先后順序，分階段進(jìn)行二次擠壓，使擠壓壓力在合金凝固的過程中合理分布，提高了局部擠壓比壓和壓力有效作用時(shí)間，有效地解決了厚度大的部位不及厚度小的部位的組織致密和晶粒粗大等問題，有利于厚度大的部位的成型和鑄件整體性能的提高，提高產(chǎn)品質(zhì)量和成品率；且該鑄造機(jī)的驅(qū)動(dòng)缸采用串聯(lián)聯(lián)動(dòng)的方式，使整體體積小、結(jié)構(gòu)更緊湊。

以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實(shí)施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說明書記載的范圍。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。