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1、2022/5/241半固态成形技术及其进展半固态成形技术及其进展北京交通大学北京交通大学邢书明邢书明中国机械工程学会半固态加工学术委员会中国机械工程学会半固态加工学术委员会 委员委员中国机械工程学会特种铸造专业委员会中国机械工程学会特种铸造专业委员会 委员委员中国兵工学会挤压铸造委员会中国兵工学会挤压铸造委员会 委员委员2022/5/242主要内容主要内容半固态成形半固态成形传统加工技术分析原理特征和优势应用现状和前景项目建议与分析2022/5/2431 半固态成形技术的产生材料传统加工技术分析材料传统加工技术分析l 传统传统材料加工技术材料加工技术材 料 连接 焊固态加工锻、轧、挤冲、拉、拔
2、 热液态加工 铸2022/5/2441 半固态成形技术的产生材料传统加工技术分析材料传统加工技术分析l液态成形液态成形特征：以液体状态充型特征：以液体状态充型优点：短流程优点：短流程 高柔度高柔度 低成本低成本缺点：质量控制困难缺点：质量控制困难 可靠性低可靠性低 稳定性差稳定性差趋势：快速、精确、高压趋势：快速、精确、高压 向固态成形延伸向固态成形延伸挤压铸造挤压铸造压铸压铸铸轧一体化铸轧一体化l固态成形特征：以固态充型特征：以固态充型优点：高可靠性优点：高可靠性 高性能高性能缺点：流程长缺点：流程长 柔度低柔度低 成本高成本高趋势：快速、精确、低耗趋势：快速、精确、低耗 向液态成形延伸向液
3、态成形延伸液态模锻液态模锻液芯轧制液芯轧制精密锻造精密锻造等温锻造等温锻造超塑性加工超塑性加工2022/5/2451 半固态成形技术的产生加工技术新体系加工技术新体系l 2022/5/2462 半固态成形技术简介基本概念基本概念l定义：利用材料的流变特性进行充填与成形的加工技术l材料状态：半固态l技术本质：l流变充型l加压凝固l加工温度：TsTTLl加工方式：l半固态铸造、半固态锻造、半固态轧制、半固态挤压等2022/5/2472 半固态加工技术简介工艺流程工艺流程l触变成形坯料 加热 充型 凝固 脱模 后处理l流变成形合金熔炼 浆料制备 充型 凝固 脱模 后处理2022/5/2482 半固态
4、加工技术简介技术优势技术优势l 半 固 态 加工高可靠性高性能环境友好低消耗l废品率低尺寸精度高形状适应性强成形抗力小2022/5/2492 半固态成形技术简介限制环节限制环节l 半固态加工半固态浆料制备半固态坯料制备成形设备成形工艺产品市场2022/5/24103 半固态成形技术原理l技术范畴：凝固控制+半固态流变充型+塑性变形l定义：利用各种凝固控制技术获得具有良好流变性的半固态浆料，并在外力作用下使其充满型腔、凝固并发生一定的塑性变形，得到各种零件毛坯的成形方法.l技术关键：l半固态浆料的制备l半固态浆料的定量充型l凝固与塑性变形之间的耦合l零件毛坯的质量控制l与各种成形设备的相容性20
5、22/5/2411 l分类 半固态成形技术分类半固态挤压 半固态模锻半固态轧制半固态压铸2022/5/2412半固态浆料制备原理与方法晶体形成与长大控制添加剂物理场作用预变形温度控制强化对流电磁搅拌法机械搅拌法紊流效应法缓慢冷却法循环等温法液相线法应变诱发熔体激活法超声波法电脉冲法孕育变质剂悬浮剂剪切冷却轧制法喷射沉积法机械力2022/5/24134半固态加工技术现状与进展l国外已经产业化专业化工厂专业化设备制造产品遍及整个制造业l有色、黑色l军工、航天、民品l高科技、日用品l国内有待产业化实验研究充分产业化准备不足l关键设备缺乏l工艺设计与控制依据不足限制环节：l坯料或浆料的制备l设备l市场
6、2022/5/24144 半固态成形技术现状与进展l技术现状l浆料制备：系统，成熟l坯料制备：半固态连铸已经工业化l加热技术：感应加热已经工业化l成形技术：半固态压铸和半固态锻造成熟半固态挤压、轧制较少l 2022/5/24154 半固态成形技术现状国外应用现状国外应用现状Alumax公司的公司的AEMP分部分部 (Alumax Engineered Metal Process)l建厂建厂：于1978年就建成了生产铝合金汽车零件的半固态压铸生产线，l 年生产能力达到了5000万件。万件。l近况近况： ll与Superior工业公司合资在美国Arkansas州建成了全球首家半半固固态态压压铸铸铝
7、铝合合金金轮轮毂毂厂厂。拥有24台压铸机半固态压铸铝合金轮毂与低压铸造相比 减减重重30，性性能能提高提高30，生产率提高，生产率提高9倍倍ll该公司帮助AMP公司新建了一个用来生产电工铝合金零件的专业厂电工铝合金零件的专业厂.1994199519961997300万件600万件2500万件5000万件2022/5/2416 lAlumax公司的半固态产品公司的半固态产品4 半固态成形技术现状国外应用现状国外应用现状2022/5/2417 l 4 半固态成形技术现状国外应用现状国外应用现状半半固固态态成成形形汽汽车车零零件件2022/5/24184 半固态成形技术现状意大利应用现状意大利应用现
8、状lAlfa Romeo Spider 跑车后悬铝合金梁水平支撑，单重达7公斤,壁厚只有0.1英寸(2.54)2022/5/24194 半固态成形技术现状以铝代铁以铝代铁l原为铸铁，单重原为铸铁，单重3公斤，现改用半固态铝合金，单重公斤，现改用半固态铝合金，单重1.4公斤公斤,减重减重114%2022/5/24204 半固态成形技术现状以铝代钢以铝代钢l原原为为精精铸铸碳碳钢钢，现现为为A356A356T6T6铝铝合合金金. .完完全全满满足足要要求求, , 且减重且减重50%,成本显著降低成本显著降低2022/5/24214 半固态成形技术现状中国中国l汽车制动总泵体2022/5/24224
9、 半固态成形技术现状中国中国汽车空调器涡轮盘汽车空调器涡轮盘l 2022/5/24234 半固态成形技术现状中国应用现状中国应用现状l汽车水泵盖2022/5/24245 半固态成形技术的发展趋势 2022/5/24255 半固态成形技术发展趋势l有色与黑色并重l实现黑色金属精确成形l触变成形与流变成形并重l流变成形可以解决成本高的问题l系列化与专业化并重设备专业化产品专业化企业专业化2022/5/24265 发展趋势l生产连续化、高速化：与现代成形接轨l材料多样化：铝合金、镁合金、铜合金、钢铁材料、复合材料l工艺数字化：适应网络制造、虚拟制造等先进制造技术l设备专业化：产业化的硬件保证l铸轧一
10、体化：坯、件、型材并重2022/5/24276 本课题组的主要成果lFe-Cr-C系合金白口铁半固态成形半固态普通2022/5/24286 本课题组的主要成果l高锰钢半固态成形半固态普通铸造2022/5/24296 本课题组的主要成果理论成果理论成果l半固态连铸过程稳定性理论l粒状晶形成理论l半固态连铸工艺设计准则2022/5/24306 本课题组的主要成果半固态挤压铸造机半固态挤压铸造机l邢书明发明l 半固态挤压铸造机2022/5/24316 本课题组的主要成果半固态连铸机半固态连铸机l安装在车间的垂直连铸机SSCC952022/5/24326 本课题组的主要成果黑色金属半固态连铸机黑色金属
11、半固态连铸机l邢书明研制的黑色金属半固态连铸机2022/5/24336 本课题组的主要成果半固态挤压抗磨锤头半固态挤压抗磨锤头l 2022/5/24346 本课题组的主要成果半固态挤压白口铁杯形件半固态挤压白口铁杯形件l 2022/5/24356 本课题组的主要成果半固态挤压磨球半固态挤压磨球l 2022/5/24366 本课题组的主要成果半固态挤压铸造机半固态挤压铸造机l 2022/5/24376 本课题组的主要成果半固态反挤成形半固态反挤成形l 半固态坯普通坯2022/5/24387 今后的研发计划l与企业联合组建半固态加工技术与装备中心l研发基地l装备制造基地l生产应用基地l近五年内的研发内容：半固态连铸技术与装备产业化半固态压铸技术与装备产业化半固态模锻技术与装备产业化半固态挤压技术与装备产业化2022/5/2439感谢光临， 敬请指导！
