江西工程學(xué)院 劉艷華

1 金屬半固態(tài)加工技術(shù)的工藝特點(diǎn)

半固態(tài)金屬成形具有多方面的優(yōu)點(diǎn)：相對(duì)于普通液態(tài)成形，由于半固態(tài)漿料中已有一半左右的固態(tài)相互存在而且溫度低于液態(tài)金屬近于100℃，因此，可以消除常規(guī)鑄件固有的皮下氣孔和疏松等缺陷，且模具壽命成倍提高；相對(duì)于常規(guī)固態(tài)成形，半固態(tài)漿料具有很好的流動(dòng)性，因此變形抗力極低，可以一次加工成形復(fù)雜的零件。

1.1 半固態(tài)金屬粘度高

半固態(tài)金屬比液態(tài)金屬粘度高很多，并且可以在很寬的范圍之內(nèi)進(jìn)行控制操作，在進(jìn)行填充模具時(shí)是層流而不是紊流，產(chǎn)生的噴濺很少，在填充模具的時(shí)候能夠更加平穩(wěn)的進(jìn)行。這樣的操作既減少了金屬的氧化、雜質(zhì)與氣孔，改善了鑄件的力學(xué)性能、組織致密性，還提高了表面性能。

1.2 溫度低

半固態(tài)材料溫度處于固液之間，比液態(tài)低，又接近于固態(tài)，已經(jīng)釋放出大量結(jié)晶潛熱。熱的含量很低，這樣可以減少對(duì)模具和設(shè)備的熱沖擊性，在室內(nèi)能夠保持固體的形狀，與室內(nèi)的面積接觸相對(duì)較小，熱交換也少，這樣就在一定程度上延長(zhǎng)了模具的壽命，同時(shí)也縮短了凝固時(shí)間，大幅度提高了生產(chǎn)效率，減少了收縮的缺陷。由于成形溫度低，除了多種低熔點(diǎn)合金外，還能用于加工黑色金屬或者其他高熔點(diǎn)合金。

1.3 制件的整體性好

制件的整體性很好，性能與常規(guī)鍛造件相當(dāng)，但強(qiáng)度與延伸率等一系列性能都很高。用鋁、鎂合金等輕質(zhì)金屬制造高質(zhì)量的零部件，以替代鋼鐵等重金屬，但必須明確的是，目前金屬半固態(tài)加工由于工藝流程較長(zhǎng)，且半固態(tài)坯料的成本約占了最終制件成本的一半左右，成本較高。半固態(tài)材料組織晶粒細(xì)小圓滑均勻，沒(méi)有粗大的樹(shù)枝晶，可以消除裂紋等缺陷，組織更加細(xì)小密實(shí)。另外，半固態(tài)坯料觸變成形可以有效地避免壓鑄零件中的缺陷，但是卻很難避免在充型上的缺陷。

1.4 模鍛成形工藝

半固態(tài)模鍛工藝與傳統(tǒng)模鍛工藝又很不同，模鍛成形是介于固液態(tài)兩者之間的最新工藝，也是在液態(tài)金屬模鍛成形中的一種新方式，它集中了固態(tài)與液態(tài)的優(yōu)勢(shì)，所以很多公司及一些廠家都會(huì)用它來(lái)開(kāi)發(fā)與制造零件，而且由于模鍛成形技術(shù)也應(yīng)用于生產(chǎn)無(wú)切削的黑色金屬，所以，它也為黑色金屬成形做出了貢獻(xiàn)，也為黑色金屬塑性的未來(lái)發(fā)展開(kāi)辟了一條嶄新的道路，這種應(yīng)用廣泛的第三種工藝將黑色金屬?gòu)睦Ь持型昝赖卣瘸鰜?lái)，從而也體現(xiàn)了模鍛成形獨(dú)有的作用與工藝。按照模鍛工藝使用設(shè)備的不同，模鍛工藝的過(guò)程還可以分為：錘上模鍛、熱模鍛壓力機(jī)模鍛、平模鍛機(jī)、水壓機(jī)模鍛等等，雖然種類很多，但都是在依靠壓力的作用之下才能使坯料成形。

2 國(guó)內(nèi)外半固態(tài)加工技術(shù)的應(yīng)用

隨著科技的不斷進(jìn)步，半固態(tài)金屬加工的技術(shù)也在不斷的提高與深入，對(duì)于半固態(tài)金屬的應(yīng)用方面已經(jīng)越來(lái)越得到人們的認(rèn)可，它的優(yōu)越性也不斷受到很多廠商的重視，尤其對(duì)于汽車行業(yè)，飛機(jī)制造行業(yè)等，因?yàn)橐朐诠?jié)約能源、保護(hù)環(huán)境和制造安全一些方面做到更好，鋁合金的使用是最為人們所接受的，因此由于鋁合金的大量使用，也促進(jìn)了金屬加工技術(shù)在工業(yè)上的應(yīng)用，所以歷經(jīng)了30年對(duì)于金屬半固態(tài)加工的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，如今金屬半固態(tài)加工技術(shù)已經(jīng)在北美、歐洲、亞洲等一些發(fā)達(dá)國(guó)家得到較大的發(fā)展，特別是鋁合金半固態(tài)加工技術(shù)在發(fā)達(dá)國(guó)家已相當(dāng)成熟，并進(jìn)入了工業(yè)化生產(chǎn)的階段，目前主要應(yīng)用在汽車、摩托車、兵器的零部件生產(chǎn)上。

鋁合金半固態(tài)加工技術(shù)在兵器、飛行器零部件制造業(yè)的應(yīng)用方面，美國(guó)、法國(guó)等軍火生產(chǎn)大國(guó)出于領(lǐng)先地位，主要用于生產(chǎn)潛水武器、流體控制系統(tǒng)和導(dǎo)彈部件等等，不僅能夠提高部件的性能與質(zhì)量，而且能夠大幅度降低生產(chǎn)成本。在國(guó)際上，鋁合金半固態(tài)的工業(yè)生產(chǎn)主要采用連續(xù)的鑄造方法，可分為垂直式與水平式兩類。前者多用于品種多、規(guī)格多、生產(chǎn)成本相對(duì)較高的地方；后者對(duì)于品種較少、直徑小的生產(chǎn)更有優(yōu)勢(shì)，生產(chǎn)成本相對(duì)較低，投資較小，適合于改造現(xiàn)有鋁合金普通鑄錠水平的生產(chǎn)線上的生產(chǎn)。

3 結(jié)束語(yǔ)

金屬半固態(tài)加工技術(shù)的不斷發(fā)展一定會(huì)推進(jìn)該行業(yè)的前進(jìn)，促使金屬加工行業(yè)發(fā)展的更加迅速。近年來(lái)，金屬半固態(tài)加工技術(shù)越來(lái)越被鋁加工市場(chǎng)所重視，并引起了廣泛關(guān)注，迅速發(fā)展了起來(lái)。在國(guó)家“863”計(jì)劃的支持下，經(jīng)過(guò)幾年的努力，我國(guó)已經(jīng)掌握了鋁合金半固態(tài)加工的關(guān)鍵技術(shù)，主要包括鋁合金半固態(tài)技術(shù)、二次加熱技術(shù)、半固態(tài)壓鑄技術(shù)等，具備了向工業(yè)應(yīng)用轉(zhuǎn)化的技術(shù)基礎(chǔ)。如東風(fēng)汽車公司、北京科技大學(xué)等單位在國(guó)家“863”計(jì)劃和本單位自籌資金的支持下對(duì)鋁合金半固態(tài)加工技術(shù)的研究和應(yīng)用取得了長(zhǎng)足進(jìn)展。

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