半固态金属铸造工艺(下)

HEATS

　　4.2触变铸造(Thixoforming, Thixocast)

! i- E" U! k. m+ ~9 ]( l% G8 R3 O

　　将已制备的非枝晶组织锭坯重新加热到固液两相区达到适宜粘度后，进行压铸或挤压成形。

. U7 A4 P% I: ?8 y0 b& s2 Q % G. e) C# t* Q8 u

　　美国的EOPCO，HPM Corp., Prince Machine, THT Presses,以及瑞士的Buhler公司，意大利的IDRA USA, Italpresse of America，加拿大的Producer USA,日本的Toshib a Machine Corp和UBE Machinery Services等均已能生产半固态铝合金触变成形专用设备。该方法对坯料的加热、输送易于实现自动化，故是当今半固态铸造的主要工艺方法。

　　4.3射铸成形(Injection Molding)

　　直接把熔化的金属液而不是处理后半固态浆液冷却至适宜的温度，并辅以一定的工艺条件压射入型腔成形。如美国威斯康辛的触变成形发展中心，曾采用该方法进行镁合金的半固态铸造。美国康奈尔大学的K.K.Wang教授等人研制出类似的镁合金射铸成型装置，将半固态浆液从料管加入，经适当冷却后压射入型腔。

. F: u# l& D, N* ?* r' M - i2 u; C2 ~& ~

　　4.4低温连铸

' p, ?! X K. X& | Y6 ?) {) ` % v3 v [( q8 Q% k+ B0 Q6 ?2 W

　　所谓低温连铸就是控制金属液的过热度在0℃左右，并在铸型下方进行强制冷却的铸造方法。中心偏析是连铸中的大问题，且在连轧线材时可能会发生破断。因此，该工艺有很大意义。

5 m* J% v' W- }. V* T V% {

　　4.5带材连铸

$ _* X' V+ l; C

　　Flemings曾用Sn-15%pb低熔点金属进行带材连铸试验研究，对传热、凝固及变形进行了分析。认为，带材厚度与轧辊的压力、固相率、流变剪切速度以及连铸速度有关。当挤压下比压大时，则助长显微偏析。为了保证表面和内部质量及尺寸精度，必须严格控制固相率、初晶形态尺寸及排放金属量等半固态金属制造的工艺参数。

　　对高熔点金属如磷青铜Cu-Sn-P合金(Cu-8%Sn-0.1%P)，液相线温度10300℃，难以热加工，用此半固态合金制薄板有明显效果。目前，已可以制备组织优良的半固态不锈钢铸锭、高速工具钢铸锭。

( w7 Q. R- @# P; R) M) t, e( F 1 X# q6 P; l* X/ z4 Z J7 p" j8 q

　　5技术优势

　　半固态压铸工艺的优点可归纳工艺优势和产品优势。

. f5 {9 l3 f" k. N

　　5.1工艺优势

E/ P C4 g# Q

　　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粗大树枝晶。

　　2)成形温度低(如铝合金可降低1200℃以上)，可节省能源。

9 R- u8 W; ]5 T6 J8 ~( z7 [! F

　　3)模具寿命延长。固较低温度的半固态浆料成形时的剪切应力，比传统的枝晶浆料小三个数量级，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。

- K% m9 ^7 Y2 B$ h$ g

　　5)变形阻力小，采用较小的力就可实现均质加工，对难加工材料的成形容易。

$ _, ~1 B4 n! b( L" S

　　6)凝固速度加快，生产率提高，工艺周期缩短。

3 p! O# W. u" F4 p

　　7)适于采用计算机辅助设计和制造，提高了生产的自动化程度。

- `" _8 B* D" \' J5 d- ?/ T

　　5.2产品优势

' _ k: w! x! L$ T8 ? # t k0 Q$ x& K( G2 K3 U

　　1)件质量高。因晶粒细化、组织分布均匀、体收缩减少、热裂倾向下降，基体上消除了缩松倾向，力学性能大幅度提高。

9 M) y f- s1 ~: H# }# ^! S ) B% }! r7 P8 L( y& _

　　2)凝固收缩小，故成型体尺寸精度高，加工余量小，近净成形。

/ y0 N/ j0 N& c# I& e2 c' x

　　3)成形合金范围广。非铁合金有铝、镁、锌、锡、铜、镍基合金；铁基合金有不锈钢、低合金钢等。

　　4)制造金属基复合材料。利用半固态金属的高粘度，使密度差大、固溶度小的金属制成合金，也可有效地使不同材料混合，制成新的复合材料。