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国外半囤态加工的一些工业应用情况 哈尔滨工业大学材料科学与工程学院 罗守靖 蒋鹏 摘要：半固态加工技术具有诸多优点，有关研究不断深入，应用也日益广泛· 本文根据有关资料，-介-faT国外半固态加工的一些工业应用情况，主要是用半固 态加工技术生产的一些零件和两家半固态加工生产企业的概况· 关键词：半固态加工工业应用 1．引言 半固态加工技术具有包括生产率高，尺寸可重复性好，精度高，可成形薄壁零件，制 品表面质量好等诸多优点，用该技术加工的零件具有较好的金相结构及机械性能·同时， 该工艺显著改善了坯料充模过程，减少了气孔率，零件密封性能、安全性能优良·因此， 半固态成形件用于高应力汽车结构件和流体、空气容器件是很理想的，但在很长一段时期 内，某些专利阻止了半固态加工技术的发展，随着这些专利的到期，该工艺在世界范围内 得到迅速发展。可以预料，由于它的内在优点和很强的竞争力，半固态加工将在高质量零 件成形技术中占有一常之地，并且将占有相当的市场． 2．半固态成形工艺过程：原材料、加热与成形…晗1 2．1半固态成形用原材料锭坯的生产 今天，已经有几家铝材生产厂家能够批量生产半固态成形工艺专用的原材料．在欧洲， 法固的囊auammm 公司的专利技术生产这种原材料。Ormet己经投资1500万美元用于设备、厂房的建设，并 子1996年9月正式投入生产。此外，Northwest舢urrdnum，The Dalles，Oregon等公司也 家公司，自产自用，自己生产半固态铝合金零件． 2．2锭料的加热 目前半固态成形普遍采用感应加热．Buhler公司设计的芈固态成形高速加热系统的能 耗约为lkW／kg·h．铝3561357坯料的温度通常为580℃，液相含量为40．50％。 坯料加热所用时间取决与它们的直径，可用下面的关系式来表示： ‘==D2±20％ 此处的时间和D的单位为英制，例如：直径为3英寸坯料的最佳加热时间为9分钟． 2．3半固态成形设备、模具与工艺 半固态成形机需要能精确地控制成形速率和压力。根据零件的尺寸、几何形状、台金、 特殊质量，变形速度的范围从每秒几英寸到50英寸／秒。实际的成形过程是在十分之几秒 内完成．当凸模接触坯料时金属开始流动，半固态成形坯料的触变性能使金属以很低的压 力流入型腔，在成形的最后阶段压力增加到所选大小以形成完全致密的零件。保压时间取 决于金属种类和零件尺寸，通常只保持几秒钟，因为在高压下热传导很快。 制造半固态成形模具用的典型材料是H13 45-48， I具钢．经淬火，回火后硬度为HRC 燮具型腔是研磨或电：k花加工，偏差与收缩设计原则基本与压铸模～样。 2．4后续工步 当零件从模具中取出后，温度通常在205-425。C。在同一批生产的不同零件中温度变 28 化可以合理的控制在±10。C以内，温度变化取决于停模时间的控制，模具温度，模具润滑剂 的类型和数量．根据半固态加工件的不同，热处理采用T5或T6工艺。大多数零件采用T5 热处理方法就能达到要求。这是由于半固态加工时制品由于同摸具接触而急剧冷却。在这 急剧冷却过程中伴有很细小的球状晶粒，这样可以避免用昂贵的固溶处理和淬火，仅通过 时效处理就可以获得高的机械性能。 3．国外用半固态成形技术生产的一些典型零件 Romeo SPA公司为Alfa 图1是意大利Stampal Spider运动型车生产的后悬铝合金梁水 平支承，采用半固态成形技术加工。水平支承重约15磅，选用直径5英寸的坯料。材料是 合金356，热处理工艺是T5。半固态成形技术加工的该零件显著提高了材料利用率。 Romeo 图1灿fa Spider跑车的后悬铝合金梁水平支承c11【31 图2是半固态成形技术生产的用于PorscheBoxster运