中国压铸杂志

中国镁合金压铸行业报告

作者:admin 来源:原创 发表时间:2017-07-26
 
工艺篇之一:半固态镁合金注射成型技术


编者的话:
    在中国压铸行业中,镁及镁合金,以其独有的特性和作用,已经并继续影响和改变着人们的生活。为使人们对镁和镁合金及压铸有一个较为全面、系统的了解,本刊收集、整理相关资料,从绪论、材料篇、工艺篇、应用篇四个方面简编成《中国镁合金压铸行业分析报告》,以期能为业界各位同仁工作学习带来些许便利。由于自身认识水平、工作能力有限,加之资料收集的局限性、不完整性等客观条件的限制,难免有这样那样的不足,敬请海涵并指证,以利于改进完善。  
 
目前,世界上有40%以上的镁直接以原镁的形式用于冶金和化工、电子等领域,其他绝大部分熔炼成工业纯镁和各种镁合金。传统的金属成型主要分为两类:一类是金属的液态成型,如铸造、液态模锻、液态轧制、连铸等;另一类是金属的固态成型,如轧制、拉拔、挤压、锻造、冲压等。
20世纪 70年代初,美国麻省理工学院Flemings教授研究发现,处于凝固状态 (固相线与液相线温度区间 )的金属材料经强力搅拌后,枝晶被打碎,生成球状晶组织,具有成形时所需要的优异性能 (即流变性和触变性 ) ,并称之为半固态成形。半固态加工是利用金属从液态向固态转变 (即液固共存)过程中所具有的特性进行成型的方法。这一新的成型加工方法综合了凝固加工和塑性加工的长处,即加工温度比液态低、变形抗力比固态小,可一次大变形量加工成型形状复杂且精度和性能要求较高的零件。因此,国外有专利将半固态加工称为“21世纪最有前途的材料成型加工方法”。
一、半固态触变注射成形技术的原理
半固态金属成形方法主要可以分为流变成形和触变成形两大类。流变成形将金属液在液相向固相的冷却过程中进行强烈搅拌,在一定的固相体积分数下通过压铸或是挤压的方式来成形;触变成形则是将由搅动设备所制备的半固态铸锭重新加热至半固态进行压铸和挤压成形。与流变成形相比,半固态铸锭的加热和运输为方便,因此镁合金半固态触变成形是目前主要采用的半固态成形技术。镁合金半固态触变注射成形技术与流变成形相比,不需要事先将原材料经搅拌成为半固态浆液;与触变铸造相比在于不需要先制取半固态铸锭。该方法集半固态金属浆料的制备,输送和成形过程于一体,解决了半固态浆料的保存输送和成形控制等问题,具有较高的生产效率。
半固态触变注射成形技术源于美国Dow化学公司,由Thixomat公司将其商业化。该法将塑料的注塑成形原理与半固态金属触变成形工艺相结合。通过加热剪切镁合金粒料,可产生含固相率60%以上的半固态浆料,系统通过温控装置使套筒内温度控制在560—630℃。剪切螺旋的平均速度为380cm/s。
 

 
二、半固态触变注射成型技术的工艺过程
将被制成颗料的镁合金原料(由枝晶镁合金铸锭制成,其组织仍为枝晶组织)从料斗中加入,在套筒中的镁合金原料通过电加热转变成半固体状态,在螺杆的剪切作用下,在套筒中半固体金属浆料形成了近乎于球形状的固体颗料。在注射缸的作用下,以相当于塑料注塑机的10倍速率压射到模具内成形。
镁合金的成形与加工方法分别如图1图2所示。
 
 
 
同压铸法相比,半固态方法制造的产品具有铸造缺陷少,产品的力学性能、尺寸精度、表面和内在质量高等优点,此外还有节约能源、安全性好、近净成形性好等优点。目前世界上已经成功工业化的镁合金半固态成型技术是触变注射成型技术。图3-5为冷室压铸机、热室压铸机及半固态镁合金成型机成形方法示意图。
 
 
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