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半固态加工技术的工业化应用

来源:大宗商品网 编辑:豫言 2011年06月20日 11:14:18 打印

  金属材料半固态加工指的是在金属凝固过程中施以剧烈的搅拌,充分破碎树枝状的初生固相,进而得到固-液混合浆料,然后利用这种流变浆料直接在半固态区间进行成形加工;或将半固态坯料加热重熔至半固态区间进行成形加工。前者称为流变成形(Rheoforming),后者称为触变成形(Thixoforming)。

  半固态金属加工技术打破了传统的枝晶凝固模式,形成均匀细小的近球形非枝晶凝固组织,在成分与组织均匀性、提高成形件的综合性能,降低工件内部缺陷以及节约能源、减少资源浪费、有利于环境保护等方面具有独特的优势,故受到了越来越广泛的关注。半固态成形技术已成为近年国内外金属材料领域竞相开展的一个研发方向,被誉为21世纪最有发展前景的近净成形技术之一。

  半固态成形有以下特点:

  (1)半固态成形制品组织具有初生固相晶粒球化、细化及均匀化的特点,没有普通铸件中常存在的粗大枝晶,减少内部缺陷,故可改善材料的力学性能,使制品整体性能提高。

  (2)材料在半固态时流动性好,变形性好,可以直接制造形状很复杂的零件,这一点和普通锻造相比是一个显著的优势。半固态成形可以方便地制造出接近最终形状的制品,缩短了加工周期,提高了材料利用率,有利于节能节材。

  (3)材料在半固态时变形抗力显著降低,可以以较小的力加工较大型零件,加工机械设备可以小型化,简单化,因此可以减少设备投资,节约能源。

  (4)利用半固态浆体的高粘性,容易均一地掺入非金属材料和比重差大的金属,制造新的复合材料和新成分的金属,为新材料的研制提供一条新路。

  半固态成形技术经历了30多年的研究与发展,在国外己进入工业化应用阶段。半固态金属触变成形最成功的应用是汽车行业,该工艺技术顺应了汽车的高性能、轻量化和节能环保的发展趋势。

  美国Alumax公司建成了两家铝合金汽车零件半固态加工生产厂,年生产能力超过5000万件。用半固态加工技术生产的汽车零件包括汽车制动筒、转向系统零件、摇臂、发动机活塞、轮毂、传动系统零件、燃油系统零件和汽车空调零件等。这些零件已应用于各种欧美名牌汽车上,并出现集成一体化的生产方式。

  欧洲的意大利Stampal公司采用触变成形技术生产半固态铝合金后悬挂架的左右支撑件,重达6.8kg,形状非常复杂。意大利MagnetiMarelli公司用触变成形技术生产出了半固态铝合金的油道零件。

  日本的Rheo-Tech公司采用半固态触变成形技术生产的铝合金汽车轮毂比常规工艺生产的轮毂减重30%,力学性能提高近30%,生产效率提高9倍。

  此外,半固态成形钢铁材料在国外也已有部分企业生产,如C70S6钢触变成形的连杆、高碳钢C80触变锻造成形件、球状铸铁的半固态触变压铸成形连杆件等。

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