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摘  要：擠壓壓鑄模鍛是連鑄連鍛技術的一種。本文介紹了多向擠壓壓鑄模鍛工藝與裝備及模具這項發明的技術實現原理，指出單向擠壓壓鑄模鍛工藝的不足，傳統鑄造裝置鎖模抗力機構存在的問題，特別為大鍛壓力并高鎖模力的裝備開發提出推薦方案。介紹了多向擠壓壓鑄模鍛技術開發的發展動態，認為以擠壓壓鑄模鍛為代表的連鑄連鍛工藝與裝備技術，是壓鑄、低壓（差壓、重力）鑄造和半固態加工技術的綜合體，是“機械基礎終極成形工藝”的一種有效表現形式。擠壓壓鑄模鍛工藝不但能生產各種可熔化的的金屬，且實際上已使半固態加工從實驗室技術走到了工業化應用的最前沿。特別推介了阻燃鎂合金半固態擠壓壓鑄模鍛工藝的特點，分析其工業經濟性的優勢，預測其推動我國鎂合金鑄鍛產業大發展的前景。
關鍵詞：壓鑄 模鍛 液態模鍛** 多向模鍛 壓鑄模鍛 連鑄連鍛 半固態加工 鎂合金

由于普通硬鋁合金的抗拉強度在380-450Mpa之間，幾乎高于普通鑄造鋁合金抗拉強度的一倍，而超硬鋁合金的強度更可達600Mpa。盡管變形鋁合金的單價比鑄造鋁合金高，其成形成本也比鑄造工藝高一些，但由于能顯著減少產品結構尺寸，再加上能進行進一步熱處理強化、焊接和表面陽極氧化處理，后者的性價比卻明顯高于前者，所以，越來越多的場合，都希望使用或改用變形鋁合金生產零件。而對于運動類部件的使用場合，如飛機、輪船、汽車摩托車、運動自行車等，減輕重量帶來的節能效益和速度效益，變形鋁合金更具有無可替代的優勢。

由于連鑄連鍛技術的顯著進步，與壓鑄件結構一樣復雜的變形鋁合金毛坯，也能以相近的車間成本，十分輕松順利地生產出來，因此，使用變形鋁合金替代傳統的鑄造鋁合金生產毛坯，不但具有經濟優勢，并已成為一種潮流與趨勢了。

1 鑄造鋁合金與變形鋁合金的基本情況與性能對比

1.1 工業用鋁錠分為兩大類：鑄造鋁合金和變形鋁合金。一般地說，鑄造鋁合金適用于以鑄造方法生產鋁鑄件，而變形鋁合金適用于以壓力加工（擠壓與鍛造）方法生產鋁產品。

 1.2 變形鋁合金包括：防銹鋁（LF）、硬鋁（LY）、超硬鋁（LC）、鍛鋁（LD）和特殊鋁（LT）。由于變形鋁合金平均綜合機械性能總比鑄造鋁合金高（鑄造鋁合金的鍛態性能，平均也比其鑄態性能高幾成以上），很多牌號的變形鋁合金，它還可以通過淬火和時效等熱處理手段來提高機械性能，所以，工業設計上希望更多地應用變形鋁合金，以滿足使用上的要求。

1.3 兩方面的因素限制了鍛造鋁合金的應用范圍或削弱了其工業經濟性：

一是變形鋁合金的鑄造性能很差，其液態流動性一般只及鑄造鋁合金的三分之一，用傳統的鑄造方法很難生產出結構很復雜的毛坯。

二是即使以鑄造方法生產變形鋁合金毛坯，如果不能解決鑄造工藝普通存在的縮孔縮松及氣孔針孔缺陷，那么，之后的熱處理和表面陽極氧化工序也不能繼續。

而最根本的原因在于，鑄態的變形鋁合金毛坯，即使其內部缺陷消除，但由于金相晶粒粗大并總呈枝晶狀，熱處理后的性能也大打折扣，或只與普通鑄造鋁合金性能相近，使用這種相對較貴的材料品種，就失去了其應有的經濟意義了。但連鑄連鍛技術的出現，卻有效地改變了這種狀況。

2 連鑄連鍛技術簡介

連鑄連鍛技術，它是指在同一臺設備用同一套模具，連續完成毛坯的充型與鍛造生產，它的本質，是一種依靠裝備的功能實現的工藝技術。所以，不同的連鑄連鍛裝備，有不盡相同的連鑄連鍛細分工藝。

2.1連鑄連鍛設備，按設備的擺放方式，可分為臥式和立式，按鑄造給湯方式，則分為冷室式和熱室式。連鑄連鍛工藝，按設備安裝的鍛壓動力缸數，可分為單向連鑄連鍛和多向連鑄連鍛兩大類。

2.2兩種典型的連鑄連鍛工藝與裝備：一種是由蘇聯人發明的，用液壓機完成的“液態金屬模鍛”（或稱“熔湯鍛造”），而另一種則是運用我國發明專利技術實現的“壓力鑄造模鍛”（或稱“擠壓壓鑄模鍛”——簡稱“壓鑄模鍛”）。

2.2.1“液態金屬模鍛”工藝與裝備技術

對于“液態金屬模鍛”工藝，盡管我們未能清晰看到其明顯的“鑄”－“鍛”分開的過程，但用液壓機完成的這種工藝，其本質仍可歸類為連鑄連鍛工藝的一種。它也是單向連鑄連鍛工藝的一種。

用液壓機完成的“液態金屬模鍛”工藝，可生產一些結構不很復雜，并且對毛坯軸向尺寸精度要求不高的毛坯。

由于液壓機是一種通用的萬能設備，即使是用雙活動橫梁液壓機，它仍只有三個動力頭，所以，它是很難完成需多個動力頭并且是要連續的復合的運動才能表態的連鑄連鍛工藝。再加上它沒有充型機構，復雜的毛坯根本生產不出來。

在生產實踐中，用這種設備完成的工藝，生產效率很低，工業經濟性并不好。由于工藝手段的不足，工人要近距離手工操作和接觸高溫模具與毛坯，不但勞動強度大，也極不符合現代工業的安全與文明生產要求。工藝手段的不足，也造成這種生產工藝太依賴操作者的技能，使工藝的重復性與可靠性低，它已不能適應工業生產的進步要求了。

2.2.2先進的“壓力鑄造模鍛”工藝與裝備技術

“壓力鑄造模鍛”工藝與裝備技術簡稱“壓鑄模鍛”技術。這里面的“壓鑄”，并不是我們狹義理解的“高壓壓鑄”，它反而是一種廣義的概念，即包括了高壓壓鑄、低壓鑄造、重力鑄造、真空吸鑄等所有鑄造充型的工藝概念。

所以“壓鑄模鍛”技術，就是一種不論用什么樣的鑄造充型方式，但最終以“模鍛”為終極特怔的連鑄連鍛工藝。連鑄連鍛工藝因而也被稱為一種“原理性工藝”。

現時用得最普遍的設備，是臥式冷室（熱室）壓鑄模鍛機。它的外形與傳統壓鑄機相近，可以配套使用傳統的給燙、噴淋冷卻與取件機械手。已可生產最大鍛壓力為30000KN以上的“壓鑄模鍛”設備，可生產包括大型卡車的鍛壓輪轂、汽車發動機鍛壓缸體在內的毛坯件。也可生產鎂合金與黑色金屬的連鑄連鍛毛坯。由于其生產節拍與普通壓鑄機基本一樣，車間生產的工藝成本幾乎與壓鑄工藝一樣。

3 變形鋁合金的連鑄連鍛生產

3.1變形鋁合金與普通鑄造鋁合金連鑄連鍛生產的異同

從形式上看，變形鋁合金的連鑄連鍛生產，它與普通鑄造鋁合金的連鑄連鍛生產并沒有什么太大的不同：生產設備一樣，模具的外形結構尺寸一樣，但模具的內在結構與生產工藝參數卻有不少的差異。

3.2充型工藝參數不同。由于變形鋁合金的鑄造流動性遠低于鑄造鋁合金，所以，其充型速度與充型壓力與普通鑄造鋁合金不盡相同，一般要求充型壓力要有所提高；由于充型速度相對小了，模具的溫度控制要求需更嚴格一些。正常生產時，對模具的熱平衡要求會更高一些。另外，充型速度的減慢，一般會同步要求湯料的始鑄溫度適當提高。

3.3模具內在結構的不同點。由于變形鋁合金的流動性低于鑄造鋁合金，它還要求模具的內澆道相對寬厚一些。但不同的變形鋁合金，不同結構的毛坯，其差異仍然存在，這要求我們以實踐的觀點去解決，它需要摸索最佳模具結構參數的過程。

3.4綜合考慮解決變形鋁合金的流動性不足問題。我們不能獨立地看變形鋁合金的流動性，而是以最終的毛坯成形質量為目標。

現時的“壓鑄模鍛機”，其充型速度、充型壓力與模鍛力都設計成無級可調的功能，它為我們綜合權衡不同鋁合金的成形工藝特點，提供了最廣闊的手段，再加上始鑄溫度與終鍛溫度的控制，一方面由于各項參數都有對其它參數一定的“替代效應”，它要求我們的技術人員對整套設備與工藝的掌握要相當熟練，而另一方面，它也為我們靈活運用這套工藝技術，提供了廣闊的空間，大大降低了包括難成形變形鋁合金在內的生產技術難度。

3.5重視對毛坯的結構工藝性分析。對毛坯的結構工藝性分析，是制定工藝實施方案的基礎，它是工藝效果甚至是工藝成敗的關鍵。它要求的是工藝技術人員對壓鑄模鍛技術的內在把握。

其中，最重要的是分型方案。我們不能按照壓鑄模的分型思路，而應按鍛壓模的分型思路。但最大的挑戰還在于，我們能在多大程度上抽芯成形。如果毛坯全部按鍛壓工藝性設計，所有的抽芯都不生產出來，就失去了連鑄連鍛工藝的特點、經濟優勢與現實意義了！

3.6余料去除問題。變形鋁合金的強度與韌性都比鑄造鋁合金高，而內澆道的更粗厚，將使余料的去除成為一個新問題。總的建議是：設計內澆道的細節上有所考慮，配合模具的沖壓結構，運用鍛壓工步的動作，形成易折結構。如不能做到手工掰斷，則要考慮機械切斷的便易性。

4結語

變形鋁合金的連鑄連鍛生產是一個新生事物，它適應了現代工業品向輕形化高強度方向的發展要求，具有良好的應用前景。變形鋁合金的連鑄連鍛生產與普通鑄造鋁合金的連鑄連鍛生產差異并不算大，技術難度在可操作控制當中。熟練掌握普通鑄造鋁合金連鑄連鍛工藝，是生產復雜結構變形鋁合金毛坯的連鑄連鍛件的基礎。而“擠壓壓鑄模鍛機”，是變形鋁合金連鑄連鍛最有工業經濟性的工藝與裝備。

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**“液態模鍛”即“液態金屬模鍛”或“熔湯鍛造”，它不能叫做“擠壓鑄造”。“擠”可以是間接的或不帶起始條件的，但“鍛”一定是直接的，它有終極要求并伴有金相變化。擠與鍛，中文字意相差很大，用“擠壓鑄造”描述“液態模鍛”，形似而神不具，實踐中也產生了很多問題。建議恢復“液態模鍛”的叫法，為液態模鍛正名。