镁课堂:(七十五)流变及触变注射成形新说

2016年10月11日 9:39 8151次浏览 来源:   分类: 镁资讯   作者:

  美国康塞尔大学(Wang)k.k将半固态金属流变铸造与塑料注射成形结合起来,开发成了一种新的半固态金属成形新工艺名为流变注射成形。它的工作原理是,熔体在重力作用下从炉内流入搅拌筒内,一边受到搅拌,一边冷却至半固态,然后由注射装置注射成形,全部工艺过程都受到保护气体保护。在此流变形装置中,温度控制精准,可达±(0.5~1)℃,浆料中固相fs为0.3~0.5。
  流变注射成形技术的主要优点:供料为熔体,熔料原料可是重熔用锭或原镁、回炉料等,来源广泛,成本较低;熔体中的气体易折出,制件中的孔隙率低;一步成形,工艺简单,易自动化。
  触变注射成形原理
  镁合金的半固态触变注射成形是美国道屋(DOW)化学公司研发的,上世纪70年代西成索马特公司(Thixonat)进行了商业化生产,采用塑料注射成形原理和工艺,原料为颗料状镁合金,在镁合金零件的半固态成形工艺中,此法是实用与成功的。1998年以来相继在美国、加拿大、日本、中国台湾、德国、瑞典等获得成功应用。
  镁合金触变注射成形使用的原料为轴长3mm~6mm的镁合金切屑,将其加入料斗内,在给料器和螺旋给进器的作用下向前推进,并加热至半固态,半固态浆料滞留于螺旋前端,最后在注射缸推动下,经喷嘴注入模具形腔内,形成零件。触变注射成形技术实际上是压铸和注塑工艺的混合体,溶合了它们的优点。模具与成形材料酷似压铸的,而工艺过程则与注塑成形如出一辙。
  触变注射成形原料尺寸取决于成形机压力大小,大的成形机可采用轴长5mm~6mm的颗粒,小的装置只能用轴长3mm~4mm的。镁合金粒的输送、加热、浆料注射成形过程都在保护气氛中进行,浆料组织在螺旋杆剪切作用下成为固相颗料均匀地分布于液相中的形态。注射成形压力通常为80N/mm2~120N/mm2,射出速率1.5m/s~3.0m/s。该工艺已在日本ZA91D、AM60和AM50合金零件中制造中获得广泛应用,经济效益显着。
  触变注射成形特点
  力学性能全面提升
  与普通铸造铸件相比,触变注射成形件不仅具有细小的均匀的晶粒组织,各种铸件缺陷如气孔、缩松、缩孔、氧化物、熔剂和熔渣夹杂、冷隔和表面氧化层、熔剂和熔渣夹杂、冷隔和表面氧化层等也大为减少,因而各项力学性能均有所升高,见表。

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  触变注射工件的抗蚀性也比压铸件的高得多。
  生产成本较低,对环境友好
  触变注射成形用的坯料是预制的,不需要压铸法的熔炼和其他工艺,因而能耗低,原料料损耗小,工艺废料和废品可回收利用,工艺安全可靠,无环境污染。
  工艺稳定性和可重现性高
  触变注射成形机筒体和注射嘴体积小,热容量小,从而成形温度稳定,波动范围只不过±2℃,这是一大特点,同时工艺一致性和可重现性高,可满足高速成形条件,零件性能几乎完全一致。
  尺寸精度高
  触变注射零件尺寸可得到严格控制,由于成形件中的残余应力很低,因而大平面工件的平面度差很小,还不到压铸件的1/2。注射模具线收缩率为0.4%,比热压铸模的低20%,比冷室压铸模的低40%,有利于生产薄壁铸件,发生变形和翘曲机率极低,产品精度高。
  表面状态和内部组织好
  触变注射零件表面精度大为提高,精糙度Ra有较大下降,无收缩龟裂;零件组织致密;孔隙率低,不存在连通孔隙,不需要作气密性试验,适合生产气密性零件。

责任编辑:淮金

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