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1、 模 具 制 造 2 0 0 8 年 第 2 期 地址:广东省东莞市大朗镇高英村高英路118号电话:0769-83316878传真:0769-83317023东莞明利钢材模具制品有限公司代理各国优质合金工具钢、红铜及铍铜生产标准及订造模胚、模胚零配件耐 斯 合 模 机 飞 模 好 帮 手电 话 : 0 7 6 9 - 2 2 7 0 7 0 2 9 / 7 传 真 : 0 7 6 9 - 2 2 7 0 8 2 4 0H t t p : / / w w w . n i c e m a c h i n e . n e t E - m a i l : n i c e n i c e m a c h
2、 i n e . n e tA 3 5 6 铝 合 金 半 固 态 触 变 压 铸 成 型 技 术 研 究 与 展 望华 北 科 技 学 院 机 电 系 ( 河 北 三 河 燕 郊 0 6 5 2 0 1 ) 郝 东 洲 傅 宏 锋 成 庆 焦 刘 汉 武【 摘 要 】 详 细 介 绍 了 半 固 态 A 3 5 6 铝 合 金 触 变 压 铸 、 制 备 工 艺 的 参 数 设 计 、 合 金 组 织 性 能 状况 、 合 金 应 用 以 及 国 内 外 的 发 展 情 况 , 分 析 了 半 固 态 铸 造 成 型 技 术 在 我 国 的 发 展 前 景 , 展 望了 半 固 态 金 属
3、成 型 在 我 国 应 用 的 前 景 及 意 义 。关 键 词 : 半 固 态 ; A 3 5 6 铝 合 金 ; 触 变 压 铸 ; 近 终 成 形 ; 发 展 前 景R e s e a r c h a n d F o r e c a s t i n g o f A 3 5 6 A l l o yS e m i - S o l i d T h i x o t r o p i c - C a s t i n g T e c h n o l o g y【 A b s t r a c t 】 T h e f o r m i n g p r o c e s s o f A 3 5 6 a l l
4、o y t h i x o t r o p i c - c a s t i n g w e r e i n t r o d u c e d i n d e t a i l a sf o l l o w s , t h e p a r a m e t e r s d e s i g n o f f o r m i n g t e c h n i q u e , t h e o r g a n i z a t i o n a n d p e r f o r m a n c e o f A 3 5 6a l l o y , t h e a p p l i c a t i o n s a n d d
5、e v e l o p m e n t s i n h o m e a n d a b r o a d . T h e d e v e l o p m e n t p r o s p e c t o fs e m i s o l i d c a s t i n g t e c h n i q u e a n d t h e a p p l i c a t i o n p r o s p e c t a n d h u g e s i g n i f i c a n c e o f s e m i s o l i dm e t a l f o r m i n g i n o u r c o u
6、n t r y w e r e a l s o a n a l y z e d a n d f o r e c a s t e d .K e y w o r d s : s e m i s o l i d s t a t e ; A 3 5 6 a l l o y ; t h i x o d i e - c a s t i n g ; n e a r - n e t - s h a p i n g ; d e v e l o p m e n t p r o s p e c t1 引 言作 为 新 型 成 型 技 术 , 金 属 半 固 态 加 工 已 成 为 当 今最 活 跃 的 研 究 领
7、域 之 一 , 在 航 空 航 天 、 汽 车 、 军 工 、 电器 、 电 子 制 品 等 行 业 中 有 着 巨 大 的 开 发 潜 力 和 发 展 前景 。 半 固 态 成 型 技 术 作 为 一 种 近 终 成 型 技 术 , 可 以 直接 在 工 业 中 应 用 , 且 通 过 热 处 理 , 半 固 态 成 型 件 可 以获 得 更 为 优 异 的 力 学 性 能 , 因 此 热 处 理 是 挖 潜 半 固 态铝 合 金 性 能 的 有 效 途 径 之 一 。 半 固 态 坯 料 具 有 一 定 的固 液 比 , 和 液 态 压 铸 相 比 , 具 有 一 定 的 粘 度 , 成
8、型 时 可以 避 免 喷 溅 、 紊 流 以 及 卷 气 等 缺 点 ; 与 固 体 锻 造 相 比 ,变 形 力 小 , 可 以 节 省 能 源 。 半 固 态 金 属 成 型 综 合 了 传统 的 铸 造 和 锻 造 两 种 成 型 方 法 的 优 点 , 既 提 高 了 零 件的 力 学 性 能 , 也 可 以 成 型 形 状 复 杂 的 零 部 件 。 特 别 是半 固 态 铝 合 金 成 型 技 术 , 该 技 术 具 有 高 效 、 优 质 、 节 能和 近 终 成 型 等 优 点 , 可 以 满 足 现 代 汽 车 制 造 业 对 有 色合 金 铸 件 高 致 密 度 、 高 强
9、 度 、 高 可 靠 性 、 高 生 产 率 和 低成 本 等 要 求 , 因 此 倍 受 汽 车 制 造 厂 商 以 及 零 部 件 配 套生 产 厂 商 的 重 视 。 同 时 , 这 项 技 术 还 被 越 来 越 多 地 用于 兵 器 、 仪 表 等 工 业 的 主 要 构 件 的 生 产 。A 3 5 6 铝 合 金 ( A l S i 7 M g 0 . 3 ) 也 是 当 今 市 场 上 应 用较 广 泛 的 一 种 金 属 , 其 半 固 态 触 变 成 型 所 得 的 成 型 件性 能 最 好 , 抗 拉 强 度 基 本 在 2 0 0 M P a 以 上 , 延 伸 率 也
10、 可以 达 到 1 0 % 左 右 。 在 T 6 处 理 下 , A 3 5 6 铝 合 金 的 半 固 态成 型 铸 件 不 但 具 有 优 异 的 力 学 性 能 , 也 具 有 较 好 的 抗疲 劳 性 能 ( 见 表 1 ) 。表 1 A 3 5 6 铝 合 金 不 同 成 型 条 件 下 的 力 学 性 能注 : S S M 半 固 态 成 型 铸 件 , P M 金 属 型 铸 件A 3 5 6 铝 合 金 触 变 压 铸 优 点 如 下 :( 1 ) 不 需 加 任 何 晶 粒 细 化 剂 即 可 获 得 细 晶 粒 组 织 ,消 除 了 传 统 铸 造 中 的 柱 状 晶 和
11、 粗 大 树 枝 晶 。( 2 ) 成 型 温 度 低 ( 在 6 0 0 以 下 ) , 可 节 省 能 源 。( 3 ) 模 具 寿 命 延 长 。 较 低 温 度 的 半 固 态 浆 料 成 型时 的 剪 切 应 力 , 比 传 统 的 枝 晶 浆 料 小 3 个 数 量 级 , 故充 型 平 稳 、 热 负 荷 小 , 热 疲 劳 强 度 下 降 。( 4 ) 减 少 污 染 和 不 安 全 因 素 。 因 作 业 时 摆 脱 了 高温 液 态 金 属 环 境 。( 5 ) 变 形 阻 力 小 , 采 用 较 小 的 力 就 可 实 现 均 质 加工 , 对 难 加 工 材 料 的 成
12、 型 容 易 。( 6 ) 凝 固 速 度 加 快 , 生 产 率 提 高 , 工 艺 周 期 缩 短 。成 形 工 艺 热 处 理 工 艺 !b/ M P a !0 . 2/ M P a 伸 长 率 / % 硬 度 / H BS S M 铸 态 1 1 0 2 2 0 1 4 6 0S S M T 6 2 4 0 3 2 0 1 2 1 0 5P M T 6 1 8 6 2 6 2 5 8 0 压 铸 模 技 术 5 6 模 具 制 造 2 0 0 8 年 第 2 期地址:广东省东莞市大朗镇高英村高英路128号电话:0769-83118946传真:0769-83119736环球工业机械(东莞
13、)有限公司专利设计多功能深孔钻床、合模机、数控铣床为模具及机械行业带来更高效率耐 斯 合 模 机 飞 模 好 帮 手电 话 : 0 7 6 9 - 2 2 7 0 7 0 2 9 / 7 传 真 : 0 7 6 9 - 2 2 7 0 8 2 4 0H t t p : / / w w w . n i c e m a c h i n e . n e t E - m a i l : n i c e n i c e m a c h i n e . n e t本 文 主 要 介 绍 半 固 态 A 3 5 6 铝 合 金 触 变 压 铸 工 艺及 其 模 具 设 计 过 程 , 以 研 究 半 固 态
14、 A 3 5 6 铝 合 金 的 触变 成 型 规 律 。 A 3 5 6 铝 合 金 半 固 态 压 铸 成 型 工 艺 如 图 1所 示 。图 1 A 3 5 6 铝 合 金 半 固 态 压 铸 成 型 工 艺2 半 固 态 触 变 压 铸 工 艺 参 数 的 确 定目 前 , 应 用 在 工 业 上 的 半 固 态 金 属 触 变 方 法 主 要有 : 半 固 态 压 铸 、 半 固 态 挤 压 、 半 固 态 模 锻 和 半 固 态 压射 成 型 等 。 半 固 态 压 铸 工 艺 是 目 前 半 固 态 金 属 成 型 的主 要 成 型 工 艺 。 半 固 态 铝 合 金 压 铸 是
15、 将 半 固 态 坯 料 二次 加 热 至 坯 料 组 织 恢 复 到 4 0 % 6 0 % 球 状 初 生 固 相 颗粒 和 共 晶 液 相 共 存 的 固 液 混 合 态 , 随 即 用 夹 持 工 具 夹持 到 压 铸 机 压 射 室 中 压 铸 成 型 , 其 主 要 的 工 艺 参 数 包括 压 射 比 压 、 压 射 速 度 、 压 射 时 间 、 模 腔 温 度 以 及 留 模时 间 等 。 具 体 情 况 如 下 :( 1 ) 压 射 比 压 。 是 压 射 室 内 半 固 态 坯 料 所 受 的 静压 力 , 是 半 固 态 铝 合 金 压 铸 最 重 要 的 工 艺 参
16、数 之 一 。由 于 半 固 态 铝 合 金 压 铸 时 , 坯 料 粘 度 较 大 , 流 动 性 较液 态 金 属 差 , 为 了 充 分 利 用 半 固 态 铝 合 金 坯 料 的 流 变性 , 其 压 射 比 压 应 较 液 态 金 属 压 铸 时 高 2 0 % 3 0 % 。( 2 ) 压 射 速 度 。 为 压 射 室 内 压 塞 的 推 进 速 度 。 半 固态 坯 料 具 有 一 定 的 粘 度 , 因 此 在 低 速 压 射 阶 段 , 其 流动 相 对 液 态 更 平 稳 , 也 不 存 在 液 态 金 属 压 射 时 的 喷射 、 紊 流 和 卷 气 现 象 , 因 此 该 阶 段 的 压 射 速 度 可 比 液态 金 属 压 铸 时 快 , 有 利 于 提 高 充 型 速 度 , 缩 短 充 型 时间 , 提 高 铸 件 表 面 质 量 。( 3 ) 压 铸 机 的 料 缸 尺 寸 , 应 根 据 半 固 态 坯 料 的 大小 来 设 计 , 由 于 半 固 态 坯 料 在 二 次 加 热
