半固態(tài)成型技術是繼液態(tài)成型技術和固態(tài)成型技術發(fā)展起來的一種全新的成型技術。與前兩種常用的成型技術相比,其主要的區(qū)別在于將預制的具有非枝晶組織的半固態(tài)漿料注入模具,在壓力作用下凝固成型。這種成型的優(yōu)點在于制品組織致密、鑄造或鍛造等缺陷減少,綜合力學性能大幅度提升。半固態(tài)成型主要有觸變成型、流變成型、注射成型、半固態(tài)軋制、半固態(tài)擠壓、半固態(tài)鍛造。下面就這幾種成型技術做簡要的介紹。
流變成型是采用各種工藝方法制備出合金的半固態(tài)漿料,進行壓鑄或擠壓成型的一種工藝方法。該方法的特點是工藝簡單,能耗低,但半固態(tài)漿料的保存和運輸很不方便,從而使得發(fā)展相對緩慢,一般常用于連續(xù)成型。
觸變成型是將具有觸變組織的合金錠坯重新加熱到半固態(tài)溫度區(qū)間,形成所需的漿料,進行壓鑄、擠壓或鍛造成型的工藝,其實是一種凈成型工藝。該工藝的特點是坯料便于保存和運輸,易于實現(xiàn)自動化。
半固態(tài)注射成型分為半固態(tài)流變注射成型和半固態(tài)觸變注射成型。
(1)半固態(tài)流變注射成型
液態(tài)金屬依靠重力從融化及保溫爐中進入攪拌簡體,然后在螺旋攪拌作用下冷卻至半固態(tài),半固態(tài)金屬液由注射裝置完成注射成型。所有過程在保護氣氛下進行。半固態(tài)流變注射成型的特點:金屬以液態(tài)供料,原料可以是錠、棒、回爐料等,節(jié)省了材料的預處理時間的成本;液態(tài)金屬中的氣體易析出,從而制件中的空隙率低,致密度高;而且“一步法”過程簡單,易于實現(xiàn)自動化。
(2)半固態(tài)觸變注射成型
將普通鑄造鎂或鎂合金錠坯切削成軸長為3~6mm的粒狀料,加入料斗內(nèi)。粒料在給料器和螺旋作用下向前推進,積累在螺旋前端并加熱至半固態(tài),最后在注射缸作用下,半固態(tài)金屬液經(jīng)由噴嘴注射人模具內(nèi)成型。該方法的優(yōu)點是成型溫度低、制件的空隙率低、尺寸精度高、重復性好。
半固態(tài)軋制是在軋制機的人口置加熱爐,將被軋制材料加熱到所需的半固態(tài)后,送入軋制間軋制。這種技術的特是具有非枝晶組織的半固態(tài)料具有維持其固態(tài)形狀不被破壞的強度且變形抗力低,特別適合板材的軋制成型。
半固態(tài)鍛造是將加熱到半固態(tài)的坯料在鍛模中進行以壓縮變形為主的小飛邊模鍛以獲得所需形狀、性能制品的加工方法。半固態(tài)鍛造可以成形變形抗力較大的高固相率的半固態(tài)材料,并達到一般鍛造難以達到的復雜形狀。此外,對于那些用普通鍛造方法難以成形的超合金,若采用半固態(tài)鍛造技術,就有可能制造出特殊的耐熱零件。
(來源:中國鑄造裝備與技術)