中國壓鑄雜志
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四不像必中一肖中特小强版:力勁半固態壓鑄工藝解決方案在銀寶山新成功應

作者:admin 來源:原創 發表時間:2018-12-07

 
隨著科學技術的不斷發展,汽車行業及制造業向著輕量化、高性能、高安全性、優質、低能耗、低成本、節能、環保的方向發展,新材料和新的成形技術不斷涌現。熔模鑄造、金屬型鑄造、壓力鑄造、離心鑄造、陶瓷型鑄造、特種砂型鑄造、電磁鑄造、擠壓鑄造等成形技術可以生產出近終形狀產品,滿足低成本的要求。但鑄造疏松、氣泡和氧化物夾雜等鑄造缺陷限制了產品的廣泛應用,難以滿足汽車輕量化對高端零部件的要求。
 
半固態成形件具有組織均勻、無縮孔縮松缺陷等優勢,其綜合力學性能與鍛造件相近,高于傳統壓鑄件,通過半固態成形技術增強鋁鎂合金等輕合金的力學性能,從而進一步提高在汽車工業的使用比例,促進實現汽車產業的輕量化。半固態成形技術是20世紀70年代初由美國麻省理工學院M.C.Flemings教授等提出了一種新的金屬成形方法,其技術路線見圖1所示。半固態金屬成形技術打破了傳統的枝晶凝固模式,在成分及組織均勻性、提高成形零件的綜合力學性能及降低成形件內部缺陷等方面具有其獨特的優勢。其加工溫度比液態低,凝固收縮小從而鑄造疏松少(或無),充型平穩從而氣孔缺陷和氧化物夾雜少(或無),可以進行固溶+時效(T6)熱處理,改善傳統鑄造方法存在的鑄造質量。半固態較低的成形溫度使得模具熱沖擊小,延長模具壽命。相對鍛造等熱變形成形工藝,半固態成形變形抗力小,從而可一次大變形量加工成形形狀復雜且精度及性能要求較高的零部件,克服傳統鍛造方法中成本高、不能成形復制件的缺點,具有凈成形、高質量、高性能、低能耗、低成本等許多獨特的優點,被國內外研究學者譽為21世紀最具前途的金屬材料加工技術之一。
 

 
半固態壓鑄工藝與傳統壓鑄工藝的區別:壓射前料筒內合金熔體的狀態是含固體和液體的半固態混合體以及純液體?;謖庖惶氐?,利用數值模擬軟件,在傳統壓鑄工藝的基礎上對半固態壓鑄模具進行設計。主要包括料筒設計、澆道設計、澆注系統設計、集渣包和溢流槽設計等。半固態模具設計具有一個開口料筒,區別于傳統壓鑄的模具設計,見圖2。半固態壓鑄模具設計及開發應遵循一些基本的原則,如在設計過程中應避免或減少匯流,需要增加油或電加熱系統,考慮溫度梯度的影響等;為了保證高壓補縮順利進行,充型之后鑄件留有補縮通道,澆道橫截面積沿充型方向應減少10-20%;內澆口應設置在零件最厚的位置,而且內澆口尺寸比常規鑄造要厚;由于半固態漿料中含有一定質量分數的固相,漿料粘度比傳統鑄造高,半固態漿料壓鑄時,低速壓射階段的壓射速度可比液態金屬壓鑄時快些,高速壓射階段的壓射速度要比液態金屬壓鑄時慢些。
 

 
在半固態金屬半固態壓鑄過程中,工藝參數對壓鑄件的成形、內部質量和外部質量具有極其重要的影響:
(1)充型速度。半固態金屬漿料傾向以穩定的層流狀態充填型腔,若充型速度過快,可能造成紊流充填,產生飛濺,導致壓鑄件裹氣和氧化夾雜等缺陷;若充型速度過低,半固態金屬漿料降溫過多將無法完全充滿壓鑄型腔,產生澆不足的缺陷。

(2)增壓壓力。由于半固態金屬漿料的粘度較大,流動性較液態金屬差,所以增壓壓力應較常規液態金屬壓鑄時要高,但不能過大,如果壓射壓力過大,意味著壓射速度的提高,也會造成嚴重的裹氣。

(3)充型溫度。充型溫度過高,漿料具有很高的動能,在通過內澆口后直接噴濺到模具表面,漿料以紊流的形式流動,充型過程非常不平穩;充型溫度過低,漿料由于固相體積分數增加而流動性降低,不僅增加了充型時間,而且容易導致充型不完全現象。
 
    由深圳市銀寶山新壓鑄科技有限公司、有研工程技術研究院有限公司共同研制的力勁1600T高固相大型薄壁鋁合金結構件生產線完成試運行工作,成功生產出全球首款高固相半固態汽車減震塔。
 
 該生產線主機采用了力勁集團旗下上海一達機械有限公司根據高固相半固態壓鑄工藝特性,最新研制的的DCC1600半固態鑄造專用壓鑄機,具有生產效率高、能耗低、延長模具壽命等特點。目前,已成功試制出鋁合金高固相半固態薄壁汽車減震塔鑄件。       
 
  產品外形尺寸417.4×444.6×469.8mm,最大壁厚5.5mm,最小壁厚2.5mm,平均壁厚3.08mm。性能方面,延伸率10%,屈服強度180MPa,抗拉強度250MPa。
 
   

    業界人士評論指出,這在鋁合金高固相半固態壓鑄技術發展中具有里程碑式的重大意義,改變了行業對高固相半固態壓鑄生產復雜薄壁壓鑄件的認識,銀寶山新有望成為國內首家完成鋁合金高固相半固態薄壁壓鑄件產業化生產的企業。
 
    汽車的輕量化已經成為世界汽車發展的潮流。半固態壓鑄成形技術為實現“以鋁代鋼”、汽車輕量化制造提供了重要方向,該技術在改善鋁合金鑄件組織和性能、缺陷控制、實現近終成形方面展現了巨大發展潛力,可廣泛應用于高鐵、商用車、新能源公交等領域,前景廣闊。
 
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