文：上海工程技术大学教授 志计伟
1. 概述
液态模锻又称挤压铸造，是介于压铸与模锻之间的新型工艺，因此兼有铸锻两种工艺的优点。是一种使液态或半固态金属在高压下充型和凝固的精确成形铸造技术。这种工艺有效地提高了铸件的补缩和成形能力，具有避免或减少气孔等铸件缺陷，提高铸件力学性能，适用范围广，节约能源等优点。目前，这种工艺在国际上已经广泛用于汽车、摩托车等重要安全和高性能零件的生产，在能源日趋紧张和力学性能要求日益提高的将来具有重要的应用前景。
液态模锻是以熔融金属为原料，直接浇入模腔内，在一定时间内以一定的压力作用到液态或半固态金属面上，使之结晶并发生微量塑性变形，从而得到所需锻件。
液态模锻的优点有以下几个方面：①产品晶粒细化，组织致密，力学性能良好。②可生产复杂零件，精度高。③所需成形力小，约为模锻的1/3～1/4，为此可减少压力机吨位。④能加工脆性材料。
国内外学者对液态模锻发表过多篇文章，介绍过许多先进工艺。并认为，工艺参数对工件质量有重要影响。其中主要有比压、加压开始时间、加压速度、保压时间、模具温度、润滑剂等。所有这些，必须要有良好的设备，即压力来保证。
2. 国内液态模锻压铸机的进展
我国从20世纪50年代末就出现了液态模锻工艺。但那时尚处非常初步阶段。当时有些企业在摩擦压力机上生产零部件。由于不能保压，因此产品质量得不到保证。
进入20世纪70年代，以铝合金活塞为代表的产品进入了液态模锻领域。此时已普遍采用通用液压机来加工零件。经过较长时间应用发现有以下几个问题出现：①压力机速度变化范围小。②保压时间不稳定。③通用液压机本身的零部件（如阀体）不能适应液态模锻的要求。
经过上述两个阶段后，我国制造企业开始对液压机进行诸多改进。如加大行程高度，改善阀体等以适应液态模锻的需要。然而尽管如此，还是无法跟上快速发展的工艺要求。
由于多种原因，我国专用压铸机一直发展较慢。但进入21世纪以来，我国某些企业率先采用了先进的制造技术，并已制造出新型专用液压机。其功能基本达到国际水平。
下面介绍国产专用液铸机。
3. 国产液态模锻压铸机
国内试举苏州三基公司液态模锻专用压铸机的例子。2008年以来，苏州三基公司开发立式或卧式先进液态模锻专用压铸机。目前生产的最大卧式压力机合模力为1MN，最大立式压铸机达20MN。现以卧式压铸机为例简介如下：专用压铸机由机架、倾斜浇注系统、合模系统、压射系统、液压系统及电气控制系统等组成。
（1）倾斜式浇注及压射系统 整个过程由4个动作来完成，即浇注（见附图a）、拉正（见附图b）、压射（见附图c）、加压（见附图d）。需说明的是，压射系统的挤压料筒设置在工作台下方。挤压料筒可以通过侧缸及转轴进行垂直状态到倾斜状态的转换，由此可以确保加工过程中快捷、平稳，且可实现无级调速。此种浇注方法的优点是：液态金属翻动较小、夹渣几率小，且可多级调速。
（2）合模系统采用曲拐式结构 该系统具备有力的放大功能和运行平稳等优点。可以对模具中的液态金属实施直接挤压，也可实现间接挤压，还可以在设定位置后再实施二次挤压。
（3）PLC控制系统 该设备采用PLC系统对工艺过程进行控制，可以确保整个生产过程的自动化。
从总的目标来看，液态模锻压铸机正向着多功能大吨位方向发展。
4. 国外液态模锻压铸机状况
日本宇部公司在液态模锻压铸机上进行了铝合金和镁合金的半固态挤压铸造方面的研发工作。其开发的半固态新工艺流程是：首先将金属液在高精度控温式熔化保温炉中熔化，在稍高于合金熔点温度下浇入用于保温的中间容器中，然后通过控制气流，将中间容器中的半液态金属的温度调节到所要求的温度，并防止过冷，随后将中间容器中的半固态浆料倒置注入倾斜杯中，这样就可使氧化层保留在杯中挤压头的表面，以防进入铸件中；然后，挤压头将半固态浆料压入型腔中成形，以实现压力下凝固成铸件。用此种工艺生产的铸件，比常规挤压铸造有更致密的组织和更好的性能，并且可以成形更薄壁的铸件。
5. 液态模锻压铸机发展方向
液态模锻压铸设备的改进是该铸造工艺得以推广的重要条件。目前，世界各国进行液态模锻铸造生产的各种液压机大致有1000台，先进的专用液态模锻铸造设备主要分布在日、美等发达国家，以日本最多。液态模锻铸造机大致发展成三类：垂直合模垂直挤压式；水平合模水平挤压式；水平合模垂直挤压式。挤压铸造设备的研发主要集中在以下几个方面：（1）液态模锻铸造方式从传统的直接挤压和间接挤压单一方式走向复合化，兼有两种方式的优点，形成适用范围更广的新型挤压铸造工艺。又如，与压铸及半固态铸造方式相融合，形成挤压压铸工艺和半固态挤压铸造。（2）浇注方式及浇注系统装置注重提高浇注的自动化水平和改善浇注条件，开发出高精度的液压控制阀和闭环控制的压射系统，建立专用高效的浇注系统。（3）合模力规格多样化，对压射系统的压力控制方法进行改进，提高其控制精度及稳定性，实现对挤压过程的精确控制；拓宽设备挤压速度和挤压压力的范围。
关于液态模锻压铸设备新产品的开发，各国均遵循如下方向：（1）取代常规的压铸工艺，使其有更致密的组织，可固溶热处理，并提高其力学性能或提高其耐磨性、抗渗漏性；（2）取代砂型、金属型铸造，使铸件内部组织更致密，表面轮廓更清晰，尺寸精度更高；（3）取代锻造、热挤压等工艺，以降低成本，简化工艺。近年来，世界各国对液态模锻铸造铝基复合材料的研究工作十分活跃，由于液态模锻铸造工艺是制备金属基复合材料最廉价又适合大批量生产的一种很实用的工艺方法，因此倍受关注。
