在液态模锻的成形过程中,涉及的工艺参数主要有:液锻比压、加压开始时间、保压时间、模具预热温度、金属液浇注温度、模具润滑等。研究工作者结合产品对液态模锻的工艺参数作了大量有益探索现将几个主要工艺参数总结如下:
液锻比压
单位面积上的压力。压力的作用是使金属液在等静压的作用下凝固,并消除制件气孔、缩孔疏松等缺陷,从而使制件获得较好的内部组织和较高的力学性能。比压过低时,未凝固的金属液在先凝固的封闭壳层内自由凝固,又液态金属比固态金属收缩值大,使最后凝固部分得不到补缩而产生缩孔疏松,使产品致密性下降;比压过高,虽对提高产品性能有一定的作用,但同时会降低模具寿命,增加设备动力消耗及费用。
开始加压时间
开始加压时间即施压前金属液在模具内的停留时间。开始加压时间应以金属液的温度不低于固相线温度为准,因而金属处于熔融状态时加压效果最好。开始加压时间若过晚,金属自由凝固外壳厚度增大,增加了变形抗力,减小了加压效果,影响制件质量。实际上由于现行的液压机合型行程较长、速度较慢,模具与合金液温差较大等原因,加压只可能过迟,而不会过早。因此应当在金属液浇入金属型型腔后立即加压。
金属液浇注温度
合金的浇注温度对零件的成形质量有很大的影响,浇注温度过高,容易产生缩孔,模具受热浸蚀愈严重,加压时,容易出现毛刺,可能会把模具卡住,甚至会导致模具出现热裂纹;浇注温度过低,会因为合金凝固过快而产生浇不充足或冷隔缺陷,但是如果此时的比压比较大,就可以很好地避免因温度低所造成的缺陷,所以一般都会通过提高比压来降低浇注温度,这也正是液态模锻的高比压低温稳定成形的突出优点。因为液态模锻时希望消除气孔、缩孔缩松,而在较低温度浇注时,气体易于从合金熔液内部逸出,易于消除气孔;且一旦施压后,还能使金属液同时进人过冷状态,获得同时形核的条件,进而获得等轴晶组织。通常根据合金的液相线温度和凝固范围来确定理想的金属液浇注温度,一般控制在最低值,对于薄壁件或热容量较小的合金浇注温度可取高些,反之取得低些。
保压时间
保压时间是指从金属液充满模具型腔后开始到撤消压力为止的时间段,这段时间实际上是金属液在压力下实现凝固、结晶和补缩的时间。保压时间的长短,主要取决于制件断面的最大壁厚, 一般取0.5~1Sec/mm。保压时间过短,即制件心部尚未完全凝固即卸压,会因制件内部得不到补缩而产生缩孔、缩松等缺陷;保压时间过长,增加了制件内应力,可能造成制件因凝固收缩而产生热裂,影响制件表面质量。
模具预热温度
液态模锻是将高温液态金属直接浇入模具中,凝固时放出的热量使模具型腔表面温度迅速升高,在模具模壁方向存在温度差而产生热应力,故模具在使用前要进行均匀预热,以减小温差,降低热应力。模具温度过高,容易发生制件粘模,使脱模困难;模具温度过低,则使制件质量难以得到保证,如产生冷隔和表面裂纹等缺陷。
冷却
液态模锻卸压后,一般应立即脱模,故制件的出模温度较高。为了防止高温的制件空冷时在薄壁与厚壁的交界处产生裂纹,应将出模后的制件立即用沙子或者土埋上,待冷却到 150℃以下时再取出空冷。