液態(tài)模鍛工藝及發(fā)展應(yīng)用現(xiàn)狀
本文關(guān)鍵詞:擠壓鑄造技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用,由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
摘要: 闡述了國內(nèi)外液態(tài)模鍛發(fā)展的 現(xiàn)狀,指出了國內(nèi)液鍛工藝及設(shè)備與國外的差距。
關(guān)鍵詞: 液態(tài)模鍛; 工藝; 應(yīng)用
中圖分類號:TG316.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1001-3814(2000)02-0045-02
The Developing and Application Situation of Liquid Forging Techno logy
液態(tài)模鍛對鑄鍛人員并不陌生。原蘇聯(lián)于1937年就開始了此項工藝研究[1]。時至今天,發(fā)達(dá)國家已經(jīng)廣泛地應(yīng)用此項技術(shù)于軍事及高科技范圍金屬構(gòu)件的制造,得益甚高,顯示了很強的生命力。鍛壓專業(yè)命其名液態(tài)模鍛,鑄造專業(yè)命其名為擠壓鑄造,但其內(nèi)容是一致的,液態(tài)金屬在模具中經(jīng)過加壓成型,結(jié)晶凝固。因而它與鑄鍛有著不可分離的“血緣關(guān)系”。液鍛(液態(tài)模鍛)是一種省力、節(jié)能、材料利用率高的先進(jìn)工藝。液鍛件一般很接近工件最終加工尺寸,質(zhì)量高,因而為越來越多的國家的學(xué)者和廠家接受和應(yīng)用。近幾年來,國內(nèi)外對此工藝的研究和應(yīng)用有新的突破和進(jìn)展。本文主要介紹液鍛的應(yīng)用和發(fā)展?fàn)顩r的信息。
1 液鍛工藝及應(yīng)用
1.1 液鍛原理
液鍛是使注入模腔的金屬,在高壓下凝固成型。液態(tài)金屬在高壓之下,其固相線向高溫方向移動,與原固相線出現(xiàn)一個ΔT,其大小取決于施加力的大小。若液態(tài)金屬在接近固相線時,施加的壓力使液態(tài)金屬處于過冷狀態(tài)。在大的過冷度條件下,液態(tài)金屬便能生核并長大,形成晶粒的內(nèi)生長,阻礙了原來(未加壓時)枝晶的單向延伸,而形成等軸晶組織結(jié)構(gòu)。也避免了未加壓時先結(jié)晶區(qū)與后結(jié)晶區(qū)組織成分差異——偏析。由于結(jié)晶是在壓力下進(jìn)行的,其制件內(nèi)部組織致密,無空洞與疏松[2]。
1.2 液鍛特點
(1)液鍛模具的充填性高于固體金屬模鍛的充填性。
(2)液鍛件組織致密,無成分偏析,基本為等軸晶結(jié)構(gòu),無各向異性。又因為有鑄件的基因而具有高的抗腐蝕性能。
(3)液鍛模具的設(shè)計,考慮了模具中氣體排出的結(jié)構(gòu)形式,而壓鑄過程由于金屬高速流動裹入了大量氣體,不能排出而凝留于金屬之中,造成鑄件強度和延伸率低于液鍛件。
(4)密度、力學(xué)性能基本同鍛件。
1.3 液鍛必須具備的條件
金屬熔煉包括熔煉設(shè)備及熔煉出符合要求的高質(zhì)量液態(tài)金屬。
液鍛用的壓力機必須可裝置液鍛模具,操作方便,,壓力機滿足液鍛的要求,F(xiàn)代用的液鍛壓力機為多液壓缸、可數(shù)控的液鍛設(shè)備,生產(chǎn)效率高。
1.4 液鍛的分類
。1)固液態(tài)(半固態(tài))模鍛:把金屬毛坯加熱到似熔非熔狀態(tài),能從加熱爐中以固體形式轉(zhuǎn)移到模鍛模具中。它具有低的變形抗力,省去了復(fù)雜的熔煉過程,接近普通模鍛,但其工藝要求較高。
。2)液態(tài)擠壓模鍛:液態(tài)擠壓模鍛是省力,又能生產(chǎn)出高質(zhì)量型材的工藝。該工藝是液態(tài)金屬處于準(zhǔn)固態(tài)進(jìn)入擠壓模定徑區(qū)成形。其型材質(zhì)量不低于固態(tài)金屬擠壓型材。
(3)液態(tài)金屬與固體構(gòu)件組合(如雙金屬構(gòu)件)液鍛;液態(tài)金屬與高強度或具有其它優(yōu)良性能的長、短纖維(如∶礦纖維、陶瓷纖維等)浸潤復(fù)合模鍛或擠壓,形成一種新性能材質(zhì)的液鍛件或擠壓型材。
1.5 液態(tài)模鍛的應(yīng)用
(1)鋁合金液鍛。鋁合金液鍛當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛,例如∶大、中、小型柴油機活塞(裙),小汽車摩托車零件。液鍛活塞生產(chǎn)的原因是由于亞共晶、共晶、過共晶的Al-Si合金材質(zhì),液鍛件綜合性能超過了普通的模鍛件[3]。另外液鍛時,可以直接把耐磨環(huán)及冷卻通道埋入其中,大大地提高了活塞壽命,是普通模鍛遠(yuǎn)不能相比的。在其它一些鋁合金及其復(fù)合材料的液鍛方面,在國內(nèi)外亦有大的進(jìn)展及應(yīng)用。鋁合金屬于各種金屬材料應(yīng)用最多的。
(2)銅合金液鍛。銅鋅系黃銅,液鍛可細(xì)化組織,對鉛黃銅能細(xì)化質(zhì)點,其組織與鍛造組織很相似,無顯微空洞與疏松,而液鍛件組織中的α基體各向同性,易細(xì)化。錫青銅和鉛青銅液鍛均可獲得細(xì)小等軸晶組織[3],是改善合金性能的重要手段。鉛錫青銅的耐磨性也得到了改善。鉛青銅及其它無鉛青銅,在壓力下結(jié)晶,改變其(α+β)共晶組織為很細(xì)的α+(α+γ)共晶相,即成為新的共晶組織(γ是固熔體,硬而脆)。壓力下,共晶體右移有利于合金塑性提高。從整體來看,壓力下結(jié)晶,可以大幅度提高力學(xué)性能。
(3)鑄鐵液鍛壓力下結(jié)晶,抑制石墨化,可出現(xiàn)白口。壓力下結(jié)晶會使共晶鑄鐵、過共晶鑄鐵獲得亞共晶組織或共晶組織,同時促使石墨細(xì)化,并成為蠕蟲狀、球狀析出,有類似于球化劑的作用。鑄鐵在壓力下結(jié)晶所生成的滲碳體,在石墨化退火時,析出速度明顯增加,并生成石墨化高的石墨相[4]。在壓力下結(jié)晶可細(xì)化組織,明顯地提高其力學(xué)性能。
(4)鋼的液鍛。壓力下使鐵-碳平衡圖發(fā)生變化,液相線和固相線溫度升高,δ相區(qū)縮。3],F(xiàn)e-Fe3C共析點向低溫和碳含量降低方向移動,γ相區(qū)擴大,α相區(qū)縮小[5]。壓力下結(jié)晶可細(xì)化結(jié)晶組織,提高成分的均勻性,使金屬夾雜細(xì)化并分布均勻[3]。
。5)其它合金液鍛。如鎂合金、鋅合金等,壓力下結(jié)晶均有細(xì)化晶粒致密組織,提高力學(xué)性能的作用。
2 國內(nèi)外液態(tài)模鍛技術(shù)
2.1 國外液態(tài)模鍛技術(shù)
原蘇聯(lián)40年代初就用液態(tài)模鍛生產(chǎn)銅合金軸承零件,目前,已把鋁合金、銅合金、鑄鐵、碳鋼和各種合金用于生產(chǎn)。產(chǎn)品包括2mm的薄壁件至120mm厚壁件,重量達(dá)49.5kg的碳鋼工件和320kg的有色金屬件,最大的投影面積直經(jīng)762mm。其產(chǎn)品實例有齒輪坯、活塞、軸瓦、形狀復(fù)雜的管接頭、閥門、擠奶器等。
日本1968年政府撥款資助廠商用液態(tài)模鍛技術(shù)生產(chǎn)大型鋁合金活塞和鋼零件。產(chǎn)品有鋁合金連桿,大型活塞(直徑400mm,高600mm),銅制軸瓦,汽缸體,汽車輪轂等。
美國1969年設(shè)在芝加哥的伊利諾斯工藝所著手開展此項工作[1],F(xiàn)產(chǎn)品實例有∶齒輪坯、齒輪箱、柴油機活塞等。美國陸軍司令部的巖島兵工廠,利用液態(tài)模鍛技術(shù)制造了M85機槍管支架和機匣底座。1972年伊利諾斯工藝研究所選用7075(我國牌號LC9)超硬鋁合金液鍛成艦用導(dǎo)彈零件,毛坯 φ168×318 mm,壁厚19 mm和“愛國者號”導(dǎo)彈的前倉蓋。該產(chǎn)品體積大,直徑為415.3 mm,重27.4 kg。美國使用的M374迫擊炮彈體直徑81 mm,采用了液鍛,提高炮彈的殺傷力,降低了成本。由于液鍛技術(shù)的日益發(fā)展,原蘇聯(lián)利用電子計算機,振動與超聲技術(shù),對優(yōu)化液態(tài)模鍛技術(shù),改善工件組織和性能起到了良好的作用。
2.2 國外液鍛復(fù)合材料的應(yīng)用
金屬與金屬、金屬與非金屬液鍛復(fù)合材料已得到了廣泛的應(yīng)用。日本RAT金屬工業(yè)利用液鍛鋁基陶瓷纖維材料生產(chǎn)活塞[3],其性能優(yōu)異,應(yīng)用面廣,獲得了很高的市場評價。
液鍛復(fù)合材料在航空中的應(yīng)用:美國把液鍛復(fù)合材料技術(shù)用于F15戰(zhàn)斗機,重量減輕20%。生產(chǎn)的發(fā)動機葉片比鈦合金輕,剛性好;原蘇聯(lián)也把液鍛復(fù)合材料用于安-28,安-27飛機上;美國耗資1500萬美元,研制了連續(xù)碳化纖維增強6061、2124鋁合金,分別用于戰(zhàn)斗機的垂直尾翼和翼根,其翼展為3810mm,翼根長1026mm[5]。
液鍛復(fù)合材料在航天工業(yè)中的應(yīng)用:美國DWA公司應(yīng)用石墨纖維增強鋁基復(fù)合材料為NASA和Lockheed公司制造衛(wèi)星上的波導(dǎo)管,其波導(dǎo)管不但軸向剛度好,而且比原有石墨/環(huán)氧-鋁層復(fù)合制造的波導(dǎo)管輕30%。除此之外還有航天飛機桁架,衛(wèi)星拋物面天線骨架等[5]。
液鍛復(fù)合材料在兵器中的應(yīng)用:美國ARCO公司開發(fā)SXA材料代替ALS14410制造裝甲車履板,減輕了裝甲車重量,提高了壽命。該材料也用于導(dǎo)彈導(dǎo)航系統(tǒng)中儀表外殼,戰(zhàn)術(shù)坦克上的光學(xué)紅外瞄準(zhǔn)鏡部件。美國LTU公司應(yīng)用SiC/Al復(fù)合材料制造了戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈發(fā)動機殼體、航板;美國海軍利用SiC/Al復(fù)合材料制造魚雷、水雷外殼等[5]。
2.3 國內(nèi)液鍛技術(shù)
我國液鍛技術(shù)1957年就開始研究[1]。60年代后期,此項技術(shù)逐步發(fā)展并陸續(xù)用于生產(chǎn)。其產(chǎn)品有汽車活塞、齒輪坯、渦輪、電磁鐵殼體、風(fēng)扇皮帶輪、生活用的高壓鍋、拉絲機的收線盤、貨車鏟板、法蘭、電機端蓋、汽車的輪轂、模具坯等。近幾年來,在軍品中采用液態(tài)模鍛研制出了一批零件,如85mm氣缸尾翼座、迫擊炮下體等。國內(nèi)利用纖維復(fù)合材料制造不同性能要求的零件也有報導(dǎo)。例如∶雙金屬、纖維強化性活塞[6],纖維復(fù)合材料模具等。我國液態(tài)模鍛技術(shù)發(fā)展較慢,與原蘇聯(lián)、日、美相比存在著較大的差距。就其液鍛設(shè)備而言,我國主要是四柱萬能液壓機。天津鍛壓機床廠生產(chǎn)了全自動15000kN液壓液鍛機,用于汽車鋁合金輪轂生產(chǎn)線[7]。濟南鑄鍛研究所也生產(chǎn)了一種液壓液鍛機。該機較之萬能液壓機有了很大的進(jìn)步,增加了一些功能,但仍不能滿足液態(tài)模鍛的要求。國外已有成熟的液鍛設(shè)備。如原蘇聯(lián)有JIM型液態(tài)模鍛壓力機,其分模面為水平和垂直兩種;日本有自動化液態(tài)模鍛壓力機;美國也研究出了3TMW式自動化液鍛壓力機。目前,液態(tài)模鍛在我國研究投資較少,發(fā)展較慢,實際應(yīng)用不夠廣泛。
3 結(jié)束語
國內(nèi)外經(jīng)過長期努力和探索,液態(tài)模鍛工藝有了長足的進(jìn)步,廣泛地應(yīng)用于航天、航空、軍工、民品等方面。就其液鍛發(fā)展現(xiàn)狀和應(yīng)用結(jié)果來看,它無疑是一種極有用的工藝。
毛坯生產(chǎn)是現(xiàn)代化工業(yè)工藝及材料研究的重要環(huán)節(jié)。液態(tài)模鍛在此方面有其特殊的魅力。因而液態(tài)模鍛技術(shù)的研究具有深遠(yuǎn)的意義。液態(tài)模鍛在我國應(yīng)用較少,原因有認(rèn)識問題及投資問題,希望今后應(yīng)重視研究和應(yīng)用。
作者簡介:趙恒義(1956-),男,陜西乾縣人,高級工程師。
趙恒義(中國船舶重工集團公司第十二研究所, 陜西 興平 713102)
周天西(中國船舶重工集團公司第十二研究所, 陜西 興平 713102)
袁燕(中國船舶重工集團公司第十二研究所, 陜西 興平 713102)
參考文獻(xiàn):
[1] 上海交通大學(xué)鍛壓教研室.液態(tài)模鍛[M].北京:國防工業(yè)出版社,1981.
[2] 陳炳光.液態(tài)金屬模鍛模具設(shè)計[M].武漢:華中理工大學(xué)出版社,1989.
[3] 齊丕驤.擠壓鑄造[M].國防工業(yè)出版社,1984.
[4] 羅守靖等.鋼質(zhì)液態(tài)模鍛[M].哈爾濱工業(yè)出版社,1990.
[5] 劉政等.國外鋁基復(fù)合材料的開發(fā)與應(yīng)用[J].輕合金加工技術(shù),1994,(1 ):7.
[6] 李敏娜.汽車發(fā)動機用纖維強化活塞[J].輕合金加工技術(shù),1992,(3).
[7] 羅相繼.擠壓鑄造技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用[J].中國鑄造裝備技術(shù),1999,(2): 3.
摘要: 闡述了國內(nèi)外液態(tài)模鍛發(fā)展的 現(xiàn)狀,指出了國內(nèi)液鍛工藝及設(shè)備與國外的差距。
關(guān)鍵詞: 液態(tài)模鍛; 工藝; 應(yīng)用
中圖分類號:TG316.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1001-3814(2000)02-0045-02
The Developing and Application Situation of Liquid Forging Techno logy
液態(tài)模鍛對鑄鍛人員并不陌生。原蘇聯(lián)于1937年就開始了此項工藝研究[1]。時至今天,發(fā)達(dá)國家已經(jīng)廣泛地應(yīng)用此項技術(shù)于軍事及高科技范圍金屬構(gòu)件的制造,得益甚高,顯示了很強的生命力。鍛壓專業(yè)命其名液態(tài)模鍛,鑄造專業(yè)命其名為擠壓鑄造,但其內(nèi)容是一致的,液態(tài)金屬在模具中經(jīng)過加壓成型,結(jié)晶凝固。因而它與鑄鍛有著不可分離的“血緣關(guān)系”。液鍛(液態(tài)模鍛)是一種省力、節(jié)能、材料利用率高的先進(jìn)工藝。液鍛件一般很接近工件最終加工尺寸,質(zhì)量高,因而為越來越多的國家的學(xué)者和廠家接受和應(yīng)用。近幾年來,國內(nèi)外對此工藝的研究和應(yīng)用有新的突破和進(jìn)展。本文主要介紹液鍛的應(yīng)用和發(fā)展?fàn)顩r的信息。
1 液鍛工藝及應(yīng)用
1.1 液鍛原理
液鍛是使注入模腔的金屬,在高壓下凝固成型。液態(tài)金屬在高壓之下,其固相線向高溫方向移動,與原固相線出現(xiàn)一個ΔT,其大小取決于施加力的大小。若液態(tài)金屬在接近固相線時,施加的壓力使液態(tài)金屬處于過冷狀態(tài)。在大的過冷度條件下,液態(tài)金屬便能生核并長大,形成晶粒的內(nèi)生長,阻礙了原來(未加壓時)枝晶的單向延伸,而形成等軸晶組織結(jié)構(gòu)。也避免了未加壓時先結(jié)晶區(qū)與后結(jié)晶區(qū)組織成分差異——偏析。由于結(jié)晶是在壓力下進(jìn)行的,其制件內(nèi)部組織致密,無空洞與疏松[2]。
1.2 液鍛特點
(1)液鍛模具的充填性高于固體金屬模鍛的充填性。
(2)液鍛件組織致密,無成分偏析,基本為等軸晶結(jié)構(gòu),無各向異性。又因為有鑄件的基因而具有高的抗腐蝕性能。
(3)液鍛模具的設(shè)計,考慮了模具中氣體排出的結(jié)構(gòu)形式,而壓鑄過程由于金屬高速流動裹入了大量氣體,不能排出而凝留于金屬之中,造成鑄件強度和延伸率低于液鍛件。
(4)密度、力學(xué)性能基本同鍛件。
1.3 液鍛必須具備的條件
金屬熔煉包括熔煉設(shè)備及熔煉出符合要求的高質(zhì)量液態(tài)金屬。
液鍛用的壓力機必須可裝置液鍛模具,操作方便,壓力機滿足液鍛的要求,F(xiàn)代用的液鍛壓力機為多液壓缸、可數(shù)控的液鍛設(shè)備,生產(chǎn)效率高。
1.4 液鍛的分類
(1)固液態(tài)(半固態(tài))模鍛:把金屬毛坯加熱到似熔非熔狀態(tài),能從加熱爐中以固體形式轉(zhuǎn)移到模鍛模具中。它具有低的變形抗力,省去了復(fù)雜的熔煉過程,接近普通模鍛,但其工藝要求較高。
(2)液態(tài)擠壓模鍛:液態(tài)擠壓模鍛是省力,又能生產(chǎn)出高質(zhì)量型材的工藝。該工藝是液態(tài)金屬處于準(zhǔn)固態(tài)進(jìn)入擠壓模定徑區(qū)成形。其型材質(zhì)量不低于固態(tài)金屬擠壓型材。
。3)液態(tài)金屬與固體構(gòu)件組合(如雙金屬構(gòu)件)液鍛;液態(tài)金屬與高強度或具有其它優(yōu)良性能的長、短纖維(如∶礦纖維、陶瓷纖維等)浸潤復(fù)合模鍛或擠壓,形成一種新性能材質(zhì)的液鍛件或擠壓型材。
1.5 液態(tài)模鍛的應(yīng)用
(1)鋁合金液鍛。鋁合金液鍛當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛,例如∶大、中、小型柴油機活塞(裙),小汽車摩托車零件。液鍛活塞生產(chǎn)的原因是由于亞共晶、共晶、過共晶的Al-Si合金材質(zhì),液鍛件綜合性能超過了普通的模鍛件[3]。另外液鍛時,可以直接把耐磨環(huán)及冷卻通道埋入其中,大大地提高了活塞壽命,是普通模鍛遠(yuǎn)不能相比的。在其它一些鋁合金及其復(fù)合材料的液鍛方面,在國內(nèi)外亦有大的進(jìn)展及應(yīng)用。鋁合金屬于各種金屬材料應(yīng)用最多的。
(2)銅合金液鍛。銅鋅系黃銅,液鍛可細(xì)化組織,對鉛黃銅能細(xì)化質(zhì)點,其組織與鍛造組織很相似,無顯微空洞與疏松,而液鍛件組織中的α基體各向同性,易細(xì)化。錫青銅和鉛青銅液鍛均可獲得細(xì)小等軸晶組織[3],是改善合金性能的重要手段。鉛錫青銅的耐磨性也得到了改善。鉛青銅及其它無鉛青銅,在壓力下結(jié)晶,改變其(α+β)共晶組織為很細(xì)的α+(α+γ)共晶相,即成為新的共晶組織(γ是固熔體,硬而脆)。壓力下,共晶體右移有利于合金塑性提高。從整體來看,壓力下結(jié)晶,可以大幅度提高力學(xué)性能。
(3)鑄鐵液鍛壓力下結(jié)晶,抑制石墨化,可出現(xiàn)白口。壓力下結(jié)晶會使共晶鑄鐵、過共晶鑄鐵獲得亞共晶組織或共晶組織,同時促使石墨細(xì)化,并成為蠕蟲狀、球狀析出,有類似于球化劑的作用。鑄鐵在壓力下結(jié)晶所生成的滲碳體,在石墨化退火時,析出速度明顯增加,并生成石墨化高的石墨相[4]。在壓力下結(jié)晶可細(xì)化組織,明顯地提高其力學(xué)性能。
(4)鋼的液鍛。壓力下使鐵-碳平衡圖發(fā)生變化,液相線和固相線溫度升高,δ相區(qū)縮小[3],F(xiàn)e-Fe3C共析點向低溫和碳含量降低方向移動,γ相區(qū)擴大,α相區(qū)縮。5]。壓力下結(jié)晶可細(xì)化結(jié)晶組織,提高成分的均勻性,使金屬夾雜細(xì)化并分布均勻[3]。
。5)其它合金液鍛。如鎂合金、鋅合金等,壓力下結(jié)晶均有細(xì)化晶粒致密組織,提高力學(xué)性能的作用。
2 國內(nèi)外液態(tài)模鍛技術(shù)
2.1 國外液態(tài)模鍛技術(shù)
原蘇聯(lián)40年代初就用液態(tài)模鍛生產(chǎn)銅合金軸承零件,目前,已把鋁合金、銅合金、鑄鐵、碳鋼和各種合金用于生產(chǎn)。產(chǎn)品包括2mm的薄壁件至120mm厚壁件,重量達(dá)49.5kg的碳鋼工件和320kg的有色金屬件,最大的投影面積直經(jīng)762mm。其產(chǎn)品實例有齒輪坯、活塞、軸瓦、形狀復(fù)雜的管接頭、閥門、擠奶器等。
日本1968年政府撥款資助廠商用液態(tài)模鍛技術(shù)生產(chǎn)大型鋁合金活塞和鋼零件。產(chǎn)品有鋁合金連桿,大型活塞(直徑400mm,高600mm),銅制軸瓦,汽缸體,汽車輪轂等。
美國1969年設(shè)在芝加哥的伊利諾斯工藝所著手開展此項工作[1],F(xiàn)產(chǎn)品實例有∶齒輪坯、齒輪箱、柴油機活塞等。美國陸軍司令部的巖島兵工廠,利用液態(tài)模鍛技術(shù)制造了M85機槍管支架和機匣底座。1972年伊利諾斯工藝研究所選用7075(我國牌號LC9)超硬鋁合金液鍛成艦用導(dǎo)彈零件,毛坯 φ168×318 mm,壁厚19 mm和“愛國者號”導(dǎo)彈的前倉蓋。該產(chǎn)品體積大,直徑為415.3 mm,重27.4 kg。美國使用的M374迫擊炮彈體直徑81 mm,采用了液鍛,提高炮彈的殺傷力,降低了成本。由于液鍛技術(shù)的日益發(fā)展,原蘇聯(lián)利用電子計算機,振動與超聲技術(shù),對優(yōu)化液態(tài)模鍛技術(shù),改善工件組織和性能起到了良好的作用。
2.2 國外液鍛復(fù)合材料的應(yīng)用
金屬與金屬、金屬與非金屬液鍛復(fù)合材料已得到了廣泛的應(yīng)用。日本RAT金屬工業(yè)利用液鍛鋁基陶瓷纖維材料生產(chǎn)活塞[3],其性能優(yōu)異,應(yīng)用面廣,獲得了很高的市場評價。
液鍛復(fù)合材料在航空中的應(yīng)用:美國把液鍛復(fù)合材料技術(shù)用于F15戰(zhàn)斗機,重量減輕20%。生產(chǎn)的發(fā)動機葉片比鈦合金輕,剛性好;原蘇聯(lián)也把液鍛復(fù)合材料用于安-28,安-27飛機上;美國耗資1500萬美元,研制了連續(xù)碳化纖維增強6061、2124鋁合金,分別用于戰(zhàn)斗機的垂直尾翼和翼根,其翼展為3810mm,翼根長1026mm[5]。
液鍛復(fù)合材料在航天工業(yè)中的應(yīng)用:美國DWA公司應(yīng)用石墨纖維增強鋁基復(fù)合材料為NASA和Lockheed公司制造衛(wèi)星上的波導(dǎo)管,其波導(dǎo)管不但軸向剛度好,而且比原有石墨/環(huán)氧-鋁層復(fù)合制造的波導(dǎo)管輕30%。除此之外還有航天飛機桁架,衛(wèi)星拋物面天線骨架等[5]。
液鍛復(fù)合材料在兵器中的應(yīng)用:美國ARCO公司開發(fā)SXA材料代替ALS14410制造裝甲車履板,減輕了裝甲車重量,提高了壽命。該材料也用于導(dǎo)彈導(dǎo)航系統(tǒng)中儀表外殼,戰(zhàn)術(shù)坦克上的光學(xué)紅外瞄準(zhǔn)鏡部件。美國LTU公司應(yīng)用SiC/Al復(fù)合材料制造了戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈發(fā)動機殼體、航板;美國海軍利用SiC/Al復(fù)合材料制造魚雷、水雷外殼等[5]。
2.3 國內(nèi)液鍛技術(shù)
我國液鍛技術(shù)1957年就開始研究[1]。60年代后期,此項技術(shù)逐步發(fā)展并陸續(xù)用于生產(chǎn)。其產(chǎn)品有汽車活塞、齒輪坯、渦輪、電磁鐵殼體、風(fēng)扇皮帶輪、生活用的高壓鍋、拉絲機的收線盤、貨車鏟板、法蘭、電機端蓋、汽車的輪轂、模具坯等。近幾年來,在軍品中采用液態(tài)模鍛研制出了一批零件,如85mm氣缸尾翼座、迫擊炮下體等。國內(nèi)利用纖維復(fù)合材料制造不同性能要求的零件也有報導(dǎo)。例如∶雙金屬、纖維強化性活塞[6],纖維復(fù)合材料模具等。我國液態(tài)模鍛技術(shù)發(fā)展較慢,與原蘇聯(lián)、日、美相比存在著較大的差距。就其液鍛設(shè)備而言,我國主要是四柱萬能液壓機。天津鍛壓機床廠生產(chǎn)了全自動15000kN液壓液鍛機,用于汽車鋁合金輪轂生產(chǎn)線[7]。濟南鑄鍛研究所也生產(chǎn)了一種液壓液鍛機。該機較之萬能液壓機有了很大的進(jìn)步,增加了一些功能,但仍不能滿足液態(tài)模鍛的要求。國外已有成熟的液鍛設(shè)備。如原蘇聯(lián)有JIM型液態(tài)模鍛壓力機,其分模面為水平和垂直兩種;日本有自動化液態(tài)模鍛壓力機;美國也研究出了3TMW式自動化液鍛壓力機。目前,液態(tài)模鍛在我國研究投資較少,發(fā)展較慢,實際應(yīng)用不夠廣泛。
3 結(jié)束語
國內(nèi)外經(jīng)過長期努力和探索,液態(tài)模鍛工藝有了長足的進(jìn)步,廣泛地應(yīng)用于航天、航空、軍工、民品等方面。就其液鍛發(fā)展現(xiàn)狀和應(yīng)用結(jié)果來看,它無疑是一種極有用的工藝。
毛坯生產(chǎn)是現(xiàn)代化工業(yè)工藝及材料研究的重要環(huán)節(jié)。液態(tài)模鍛在此方面有其特殊的魅力。因而液態(tài)模鍛技術(shù)的研究具有深遠(yuǎn)的意義。液態(tài)模鍛在我國應(yīng)用較少,原因有認(rèn)識問題及投資問題,希望今后應(yīng)重視研究和應(yīng)用。
作者簡介:趙恒義(1956-),男,陜西乾縣人,高級工程師。
趙恒義(中國船舶重工集團公司第十二研究所, 陜西 興平 713102)
周天西(中國船舶重工集團公司第十二研究所, 陜西 興平 713102)
袁燕(中國船舶重工集團公司第十二研究所, 陜西 興平 713102)
參考文獻(xiàn):
[1] 上海交通大學(xué)鍛壓教研室.液態(tài)模鍛[M].北京:國防工業(yè)出版社,1981.
[2] 陳炳光.液態(tài)金屬模鍛模具設(shè)計[M].武漢:華中理工大學(xué)出版社,1989.
[3] 齊丕驤.擠壓鑄造[M].國防工業(yè)出版社,1984.
[4] 羅守靖等.鋼質(zhì)液態(tài)模鍛[M].哈爾濱工業(yè)出版社,1990.
[5] 劉政等.國外鋁基復(fù)合材料的開發(fā)與應(yīng)用[J].輕合金加工技術(shù),1994,(1 ):7.
[6] 李敏娜.汽車發(fā)動機用纖維強化活塞[J].輕合金加工技術(shù),1992,(3).
[7] 羅相繼.擠壓鑄造技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用[J].中國鑄造裝備技術(shù),1999,(2): 3.
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