上海壓鑄展|CHINA DIECASTING 2026中國(guó)壓鑄展|第二十屆上海壓鑄暨有色鑄造展

行業(yè)新聞

【聚焦半固態(tài)】半固態(tài)壓鑄成形技術(shù)知多少？

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，汽車(chē)行業(yè)及制造業(yè)向著輕量化、高性能、高安全性、優(yōu)質(zhì)、低能耗、低成本、節(jié)能、環(huán)保的方向發(fā)展，新材料和新的成形技術(shù)不斷涌現(xiàn)。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(shù)可以生產(chǎn)出近終形狀產(chǎn)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(chǎn)品的廣泛應(yīng)用，難以滿足汽車(chē)輕量化對(duì)高端零部件的要求。

半固態(tài)壓鑄成形

半固態(tài)壓鑄成形技術(shù)是指，鋁合金在由液態(tài)向固態(tài)凝固的過(guò)程中，溫度降至液相線和固相線之間（固液兩相區(qū)）時(shí)，通過(guò)施加一定外界影響方式，使鋁合金的顯微組織呈為一種液相包圍球狀固相的組織，在此溫度區(qū)間內(nèi)，鋁合金既可以像固體一樣具有一定固定形狀，也可以在受到輕微的外力擠壓后輕易流動(dòng)，并利用鋁合金在這種狀態(tài)下進(jìn)行壓鑄成形的工藝。半固態(tài)成形技術(shù)是20世紀(jì)70年代初由美國(guó)麻省理工學(xué)院M.C.Flemings教授等提出了一種新的金屬成形方法，其技術(shù)路線見(jiàn)圖1所示。

半固態(tài)壓鑄成形技術(shù)

半固態(tài)成形件具有組織均勻、無(wú)縮孔縮松缺陷等優(yōu)勢(shì)，其綜合力學(xué)性能與鍛造件相近，高于傳統(tǒng)壓鑄件，通過(guò)半固態(tài)成形技術(shù)增強(qiáng)鋁鎂合金等輕合金的力學(xué)性能，從而進(jìn)一步提高在汽車(chē)工業(yè)的使用比例，促進(jìn)實(shí)現(xiàn)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的輕量化。

半固態(tài)金屬成形技術(shù)打破了傳統(tǒng)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(xué)性能及降低成形件內(nèi)部缺陷等方面具有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。其加工溫度比液態(tài)低，凝固收縮小從而鑄造疏松少（或無(wú)），充型平穩(wěn)從而氣孔缺陷和氧化物夾雜少（或無(wú)），可以進(jìn)行固溶+時(shí)效（T6）熱處理，改善傳統(tǒng)鑄造方法存在的鑄造質(zhì)量。半固態(tài)較低的成形溫度使得模具熱沖擊小，延長(zhǎng)模具壽命。相對(duì)鍛造等熱變形成形工藝，半固態(tài)成形變形抗力小，從而可一次大變形量加工成形形狀復(fù)雜且精度及性能要求較高的零部件，克服傳統(tǒng)鍛造方法中成本高、不能成形復(fù)制件的缺點(diǎn)，具有凈成形、高質(zhì)量、高性能、低能耗、低成本等許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，被國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者譽(yù)為21世紀(jì)最具前途的金屬材料加工技術(shù)之一。

半固態(tài)壓鑄成形技術(shù)設(shè)計(jì)及開(kāi)發(fā)

半固態(tài)壓鑄模具設(shè)計(jì)及開(kāi)發(fā)應(yīng)遵循一些基本的原則，如在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)避免或減少匯流，需要增加油或電加熱系統(tǒng)，考慮溫度梯度的影響等；為了保證高壓補(bǔ)縮順利進(jìn)行，充型之后鑄件留有補(bǔ)縮通道，澆道橫截面積沿充型方向應(yīng)減少10-20%；內(nèi)澆口應(yīng)設(shè)置在零件最厚的位置，而且內(nèi)澆口尺寸比常規(guī)鑄造要厚；由于半固態(tài)漿料中含有一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的固相，漿料粘度比傳統(tǒng)鑄造高，半固態(tài)漿料壓鑄時(shí)，低速壓射階段的壓射速度可比液態(tài)金屬壓鑄時(shí)快些，高速壓射階段的壓射速度要比液態(tài)金屬壓鑄時(shí)慢些。

半固態(tài)壓鑄成形技術(shù)成為世界汽車(chē)發(fā)展的潮流
半固態(tài)壓鑄成形技術(shù)成為世界汽車(chē)發(fā)展潮流

隨著零件要求(機(jī)械性能、重量、壁厚)的進(jìn)一步提高，半固態(tài)壓鑄，觸變壓鑄（金屬錠-液態(tài)-制備漿料-半固態(tài)漿料-淬冷-鑄錠-切割胚料-重新加熱-觸變壓鑄）和流變壓鑄（金屬錠→液態(tài)→制備漿料（攪拌→ 冷卻）→半固態(tài)漿料→壓鑄）變得更為重要。在世界范圍內(nèi)，壓鑄廠正在開(kāi)展各種開(kāi)發(fā)工作，特別是在流變壓鑄方面。成本和工藝優(yōu)化是進(jìn)一步開(kāi)發(fā)的主要目標(biāo)。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，半固態(tài)鑄造成型鑄件將在高應(yīng)力零件中發(fā)揮重要作用。與大學(xué)或?qū)W院的合作也可以幫助公司獲得更多的半固態(tài)鑄造成型技術(shù)。

汽車(chē)的輕量化已經(jīng)成為世界汽車(chē)發(fā)展的潮流。半固態(tài)壓鑄成形技術(shù)為實(shí)現(xiàn)“以鋁代鋼”、汽車(chē)輕量化制造提供了重要方向，該技術(shù)在改善鋁合金鑄件組織和性能、缺陷控制、實(shí)現(xiàn)近終成形方面展現(xiàn)了巨大發(fā)展?jié)摿?，可廣泛應(yīng)用于高鐵、商用車(chē)、新能源公交等領(lǐng)域，前景廣闊。

文章部分內(nèi)容來(lái)自壓鑄實(shí)踐和蓋世汽車(chē)

活動(dòng)預(yù)告：2019 半固態(tài)鑄件展示及技術(shù)交流專(zhuān)區(qū)

2018中國(guó)壓鑄展“半固態(tài)鑄件展示及技術(shù)交流專(zhuān)區(qū)”成功邀請(qǐng)到北京有色總院、深圳銀寶山新、福建金瑞高科參與技術(shù)交流，探討半固態(tài)壓鑄工藝關(guān)鍵技術(shù)?；顒?dòng)一經(jīng)推出后，引發(fā)相關(guān)行業(yè)專(zhuān)業(yè)觀眾極大的關(guān)注和期待。半固態(tài)技術(shù)在歐美等國(guó)已經(jīng)是成熟工藝，在汽車(chē)、航空航天以及電子產(chǎn)品上有廣泛的應(yīng)用。而在中國(guó)仍屬于起步階段。

2019年半固態(tài)先進(jìn)工藝集中展示專(zhuān)區(qū)，通過(guò)“展示+論壇交流”的方式，在N3館有色合金及特種鑄造區(qū)域打造半固態(tài)產(chǎn)品及工藝專(zhuān)區(qū)，旨在讓更多企業(yè)了解學(xué)習(xí)這一技術(shù)，并推動(dòng)其在中國(guó)壓鑄行業(yè)的發(fā)展。敬請(qǐng)關(guān)注！

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