国外科技 铁道机车车辆工人第３期２００２年３月 用液体热等静压压制消除铝铸件 的气孔和缩松 意夫刹］Ｓｅ￣＃ｏ Ｇａｌｌｏ等 铸造厂降低费用和喊轻铸件重量的努力每天都在进行。采购方要求制 造方能够达到这样的技术水平，即其所提供的工件在具备必要的机械性能 和物理性能的同时，喊轻质量和节约成本。 对于汽车工业来说，采购方这种要求的结果就是许多铸铁和铸钢件被 替换成了铝铸件。然而其高成本的原材料和生产过程以及严格的质量要求 使这种替代方法变成了高成本的解决办法。俩如当汽车上的那些零件采用 铝铸造时、其机械性能如抗拉强度和疲劳强度就不能出一丝差错。此外，铸 件缺陷例如气孔几乎不允许存在。为了寻求１种新的技术来提高铝铸件质 量。研究和开发了热等静压压制（ＨＩＰ）处理这一有价值的方法来消除铝铸 件的气孔。 ●热等静压压制（ＨＩＰ） 在商业应用上、热等静压压制处理增加了铸件成本．一直局限用于航空 和赛车铸件上。在热等静压压制时，铸件故在一个处理室里面赦慢慢加热， 同时增加铸件周围的一种惰性气体的压力。这种压力作用在铸件上，有助 于消除铸件中任何内部气孔（夹杂或缩轮）。处理完以后 铸件拎却至室温。 这种处理一直没有成为铝铸件处理标准，因为它每小时循环效率低（典 型的是８ ｈ为１循环周期）、由此导致高成本。这就抑制了液体热等静压压 制（ＬＨＩＰ）处理的发展 顾名思义．ＬＨＩＰ就是在处理过程中、采用液体介质代替气体来将等静 压压力施加于铸件上一这种液体介质能到达铸件外表面的任何区域．使铸 件周围形成大小均等的压力 所用的液体介质是热处理器常用的熔盐混合 物，盐的选用根据它的工作温度范围而定。 对于铝来说，因为ＬＨＩＰ温度是在固溶处理温度范围内，因此把这２个 操作结合起来进行可节省成本。在ＬＨＩＰ处理后紧接着进行水淬以完成固 溶处理过程。因此，铸造厂不需要为ＬＨＩＰ增加额外的能源来加热工件。 生产时，工件故在充满熔盐液体介质的高压釜内 高压釜盖子密闭，用 一２ 一 维普资讯 http://www.cqvip.com
国外科技 铁道机车车辆工人第３期２００２年３月 盖子中的活塞来压缩液体。液压活塞的一个短冲程就能使液体压力急剧增 加。一旦推动活塞的液压力与高压釜内液体的反作用力相等时，活塞停止 移动，液体到达了理想的压力，并能保持所需的一段时问。 通常用下列处理参数来得到理想的结果： 压力：１ １００～ｌ ２００ Ｐａ； 固溶温度：８６０—９９６ Ｆ（４６０—５３５℃） （根据合金而定）； 循环周期：２００ ｓ（包括系统装载和卸 载）。 ●ＬＨＩＰ处理过后铸件的机械性能 热和压力共同作用在铸件上能消除 缩松和氢气孔 在压力作用下．缩钕会 消失，由于热和压力的影响，氢气孔会进 入围溶体。但是，型内侵入气体引起的 氮（Ｎ，）气孔不能通过这种处理减少，因 图ｌ ＬＨＩＰ生产过程简图 为 不能进入铝合金固溶体，所以一旦 左图：压力釜敞开装＾铸件：右囝：压力 卸压，气孔将再次形成。此外．表面的裂 箍关闭，用浸在液体熔盐中的活塞增加 纹和暴露的缩孔在处理时不能消除，因 工件上的压力。 为ＬＨＩＰ处理液体将充满这些空隙，而使 ｌ一盖子；２一活塞；３一液压室；４一铜密 处理变得毫无作用 在这种处理的最初发展阶段，一种 安全性要求很高的Ａ３５６悬臂被选为试验样本，来比较经ＬＨＩＰ处理和没有 处理的工件性能。表１和表２分别详列了弯曲和拉伸强度的差异。表１表 面呵一 封圈；５一高压容器；６一料筐 ７一热液 体池。 明了开裂前变形量增加而标准偏差减少 困此，设计者采用ＬＨＩＰ处理过的 工件将拥有更可靠的性能供选用。表２表明，经ＬＨＩＰ处理后报限抗拉强度 和屈服强度增加不大，然而延伸率却增加了４１％。一丑 目一 在测定工件承受载荷的疲劳试验中发现：经ＬＨＩＰ处理过的悬臂能承受 的最大载荷增加了３０％，超出了实际应用中可能出现的载荷。这个结果见 表３。根据实际生产，ＬＨＩＰ处理增加了３５％的疲劳寿命。由于被测试的悬 臂是一个低压铸造永久铸型铸件，所以这些结果就可以表明：通过碱小壁厚 重新设计工件是可行的。 一２９一 维普资讯 http://www.cqvip.com
国外科技 铁道机车车辆工＾第３期２００２年３月 未经址理的试样 经ＬＩＩＩＰ址理的试样 表３ ＩＪｔｌＰ处理过的和没有处理过的 Ａ３５６最臂疲劳台架试验对比 ＬＨＩＰ处理前后工件的密度是 另一个检查指标。其结果如图２ 所示 ＬＨ１Ｐ处理要实现真正的经济 效益，需对大批量的砂型铝铸件进 行进 步试验 ＬＨＩＰ和低压永九 铸型结合起来使用可能不如它和 图２ １ ５图所示为牧有经ＬＨＩＰ处理过的 低成本的砂铸件配对使用那样有 Ａ３５６试样的断面显散照片；下图为经ＬＨＩＰ址 助于成本的节省。 理过的试样的显馓照片 译自姜 （ｂｌｏｄ￣ＣａｓｔｉｎＢ》２００１、４，３７—３８ 潘连明译董空桩 收稿日期：７Ｊ３０１一Ｉ２一ｌ ２ ～３Ｏ
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