7) 适于接纳计较机辅助设计和制造,提高了生产的自动化程度。
5) 变形阻力小,接纳较小的力就可实现均质加工,对于难加工材料的成形容易。
5.1工艺优势
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2) 成形温度低(如铝合金可降低1200℃以上),可节省能源。
图2 触变铸造工艺示意图
3.4近几年研发的新要领
SIMB工艺效果主要决定于于较低温度的热加工和重熔两个阶段,或在两者之间再加一个冷加工阶段,工艺就更易控制。SIMB技术合用于各类高、低熔点的合金系列,尤其对于制备较高熔点的非枝晶合金具有独特的优胜性。已乐成应用于不锈钢、工具钢和铜合金、铝合金系列,获得了晶粒尺寸20um左右的非枝晶组织合金,正成为一种有竞争力的制备半固态成形原材料的要领。但是,它的{zd0}纰缪错差是制备的坯料尺寸较小。
半固态压铸工艺的优点可归纳工艺优势和产品优势。
图4低温铸造法(DRM)连续铸造示意图
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要领,如图4所示。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。
应变诱发熔化拿获法(SIMB)是将常规铸锭经过预变形,如进行挤压,滚压等热加工制成半制品棒料,这时的显微组织具有强烈地拉长形变结构,然后加热到固液两相区等温一按时间,被拉长的晶粒变成了藐小的颗粒,随后快速冷却获得非枝晶组织铸锭。
4.1流变铸造(Rheoforming, Rheocast)
1) 件质量高。因晶粒细化、组织分布均匀、体收缩削减、热裂倾向下降,基体上xx了缩松倾向,力学性能大幅度提高。
4) 制造金属基复合材料。哄骗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,也可有效地使差别材料混合,制成新的复合材料。
5.2产品优势
图3触变铸造工艺示意图
将金属液从液相到固相冷却历程中进行强烈搅动,在{jd1}于是固相分数下,直接将所得到的半固态金属浆液压铸或挤压成形,见图2。
如R.S你好bata等人曾将用电磁搅拌要领制备的半固态合金浆液直接送入压铸机射室中成形。该要领生产的铝合金铸件的力学性能较挤压铸件高,与半固态触变铸件的性能相当。问题是,半固态金属浆液的保存和输送难度较大,故实际投入应用的未几。
近几年来,东南大学及日本的Bresty研究所发现,经由过程控制合金的浇注温度,初生枝晶组织可转变为球粒状组织。该要领的特点是,不需要加入合金元素也无需搅拌。V.Dobatkin等人提出了在液态金属中加细化剂,共进行超声处置惩罚后获得半固态铸锭的要领,称之为超声波处置惩罚法,如图1所示。
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。
2.工艺原理
6) 凝固速度加快,生产率提高,工艺周期缩短。
3.1.机械搅拌法
在平凡铸造历程中,初晶以枝晶方式长大,当固相率达到0.2左右时,枝晶就形成连续收集骨架,失去宏不雅流动性。如果在液态金属从液相到固相冷却历程中进行强烈搅拌,则使平凡铸造成形时易于形成的树枝晶收集骨架被打坏而保留分离的颗粒状组织形态,悬浮于剩余液相中。这种颗粒状非枝晶的显微组织,在固相率达0.5-0.6时仍具有{jd1}于是的流改变性别,从而可哄骗常规的成形工艺如压铸、挤压,模锻等实现金属的成形。
1.概说
电磁搅拌是哄骗旋转电磁场在金属液中孕育发生感应电流,金属液在洛伦磁力的作用下孕育发生运动,从而达到对于金属液搅拌的目的。今朝,主要有两种要领孕育发生旋转磁场:一种是在感应线圈内通交变电流的传统要领;另一种是1993年由法国的D.Vives推出的旋转永磁体法,其优点是电磁感应器由高性能的永磁材料组成,其内部孕育发生的磁场强度高,经由过程改变永磁体的摆列方式,可使金属液孕育发生明显的三维流动,提高了搅拌效果,削减了搅拌时的气体卷入。
4.5带材连铸
4.4低温连铸
3.3.应变诱发熔化拿获法(SIMB)
Flemings曾用Sn-15%pb低熔点金属进行带材连铸试验研究,对于传热、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。
2) 凝固收缩小,故成型体尺寸精度高,加工余量小,近净成形。
美国的EOPDO,HPM Dorp., Prince Mac你好ne, THT Presses,以及瑞士的Buhler公司,意大利的IDRB USB, Italpresse of Bmerica,加拿大的Producer USB,日本的Tos你好b a Mac你好ne Dorp和UBE Mac你好nery Services等均已能生产半固态铝合金触变成形专用设备。该要领对于坯料的加热、输送易于实现自动化,故是当今半固态铸造的主要工艺要领。
图1超声波处置惩罚法示意图
1) 不需加任何晶粒细化剂即可获得细晶粒组织,xx了传统铸造中的柱状晶和粗大树枝晶。
4.2触变铸造(T你好xoforming, T你好xocast)
5.技术优势
4.3射铸成形(Injection Molding)
对于高熔点金属如磷青铜Du-Sn-P合金(Du-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。今朝,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。
将已制备的非枝晶组织锭坯从头加热到固液两相区达到适宜粘度后,进行压铸或挤压成形,如图3所示。
3.合金制备
制备半固态合金的要领许多,除机械搅拌法外,近几年又研发了电磁搅拌法,电磁脉冲加载法、超声振动搅拌法、外力作用下合金液沿弯曲通道强迫流动法、应变诱发熔化拿获法(SIMB)、喷射沉积法(Ospray)、控制合金浇注温度法等。此中,电磁搅拌法、控制合金浇注温度法和SIMB法,是{zj1}工业应用潜在力量的要领。
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。
半固态合金成形要领许多,主要有:
4) 削减污染和不安全因素。因功学时摆脱了高温液态金属环境。
自1971年美国麻省理工学院的D.B.Spencer和M.D.Flemings发明了一种搅动铸造(stir cast)新工艺,即用旋转双桶机械搅拌法制备出Srr15%pb流变浆料以来,半固态金属(SSM)铸造工艺技术经历了20余年的研究与成长。搅动铸造制备的合金一般称为非枝晶组织合金或称部门凝固铸造合金(Partially Solidified Dasting Blloys)。由于接纳该技术的产品具有高质量、高性能和高合金化的特点,因此具有强大的生命力。除军事装备上的应用外,开始主要集中用于自动车的关键部件上,例如,用于汽车轮毂,可提高性能、减轻重量、降低废品率。此后,逐渐在其他范畴获得应用,生产高性能和近净成型的部件。半固态金属铸造工艺的成型机械也接踵推出。今朝已研制生产出从600吨到2000吨的半固态铸造用压铸机,成形件重量可达7kg以上。当前,在美国和欧洲,该项工艺技术的应用较为广泛。半固态金属铸造工艺被认为是21世纪{zj1}成长前途的近净成型和新材料制备技术之一。
直接把熔化的金属液而不是处置惩罚后半固态浆液冷却至适宜的温度,并辅以{jd1}于是的工艺前提压射入型腔成形。如美国威斯康辛的触变成形成长中心,曾接纳该要领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配,将半固态浆液从料管加入,经适当冷却后压射入型腔。
机械搅拌是制备半固态合金最早施用的要领。Flemings等人用一套由同心带齿表里筒组成的搅拌装配(外筒旋转,内筒静止),乐成地制备了锡-铅合金半固态浆液;H.Lehuy等人用搅拌桨制备了铝-铜合金、锌-铝合金和铝-硅合金半固态浆液。后人又对于搅拌器进行了革新,接纳螺旋式搅拌器制备了ZB-22合金半固态浆液。经由过程革新,改善了浆液的搅拌效果,强化了型内金属液的整体流动强度,并使金属液孕育发生向下压力,促进浇注,提高了铸锭的力学性能。
4.成型要领
3.2.电磁搅拌法
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