第四章 半固态金属加工技术

2020/2/10材料成型及控制工程教研组1第4章半固态金属加工技术图4-1半固态金属(合金)的内部结构图4-2半固态金属和强化粒子(纤维)的搅拌混合2020/2/10材料成型及控制工程教研组2第4章半固态金属加工技术图4-3球形组织的演化过程示意图2020/2/10材料成型及控制工程教研组3第4章半固态金属加工技术图4-4半固态铸造装置示意图1—金属液；2—加热炉；3—冷却器；4—流变铸锭；5—料坯；6—软度指示仪；7—坯料二次加热器；8—压射室；9—压铸模；10—压铸合金2020/2/10材料成型及控制工程教研组4第4章半固态金属加工技术(a)间歇式(b)连续式图4-5半固态机械搅拌装置示意图2020/2/10材料成型及控制工程教研组5第4章半固态金属加工技术图4-6转轮式制浆装置2020/2/10材料成型及控制工程教研组6第4章半固态金属加工技术(a)垂直搅拌式(b)水平搅动式(c)螺旋搅动式图4-7电磁搅拌制备半固态坯料的三种搅拌方式示意图2020/2/10材料成型及控制工程教研组7第4章半固态金属加工技术图4-8带内部转子的电磁流变铸造示意图2020/2/10材料成型及控制工程教研组8第4章半固态金属加工技术浇口杯金属液上搅拌器下搅拌器液流方向图4-9半固态浆料复合电磁搅拌连续制备技术示意图2020/2/10材料成型及控制工程教研组9第4章半固态金属加工技术图4-10超声波振动半固态浆料制备原理示意图2020/2/10材料成型及控制工程教研组10第4章半固态金属加工技术图4-11一种二次加热装置的原理图图4-12半固态金属重熔硬度测定装置2020/2/10材料成型及控制工程教研组11第4章半固态金属加工技术(a)柸料二次加热(b)坯料放入压制室型腔(c)压射成型(d)压铸件图4—13半固态金属触变压铸示意图2020/2/10材料成型及控制工程教研组12第4章半固态金属加工技术图4-14半固态金属触变压铸设备平面布置图1—压铸机；2—压铸件抓取机械手；3—锯切机构；4—压铸件冷却箱；5—涂料喷涂装置；6—加热系统；7—坯料搬运机械手2020/2/10材料成型及控制工程教研组13第4章半固态金属加工技术(a)柸料二次加热(b)坯料放人锻模型腔(c)锻压成形(d)锻件图4-15半固态金属触变锻造示意图2020/2/10材料成型及控制工程教研组14第4章半固态金属加工技术图4-16闭模锻造示意图2020/2/10材料成型及控制工程教研组15第4章半固态金属加工技术图4-17触变注射成形原理示意图1—模具架；2—模型；3—半固态镁合金累积器；4—加热器；5—镁粒料斗；6—给料器：7—旋转驱动及注射系统；8—螺旋给进器；9—筒体；10—单向阀；11—射嘴2020/2/10材料成型及控制工程教研组16第4章半固态金属加工技术（a）各种通信设备的外壳(b)翻盖式手机外壳(c)相照机外壳，重量为98g(d)电脑显示器外壳2020/2/10材料成型及控制工程教研组17第4章半固态金属加工技术(e)摩托车轮毂，直径40cm，重量1.8kg(f)汽车方向盘，重量560g2020/2/10材料成型及控制工程教研组18第4章半固态金属加工技术(g)家用设备(h)休闲运动器件图4-18以触变注射成形工艺制造的镁合金零件实例2020/2/10材料成型及控制工程教研组19第4章半固态金属加工技术(a)浇注(b)电磁搅拌(c)调整压射室位置(d)压射成形图4-19压射室制备半固态合金浆料和流变成形示意图2020/2/10材料成型及控制工程教研组20第4章半固态金属加工技术图4-20单螺旋流变射铸工艺原理示意图1—金属液输入管；2—保温炉；3—螺杆；4—筒体；5—冷却管；6—绝热管；7—加热线圈；8—半固态金属累积区；9—绝热层；10—注射嘴；11—加热线圈；12—单向阀2020/2/10材料成型及控制工程教研组21第4章半固态金属加工技术A-出浆区段B-浆料熟化区段C-搅拌、挤压、剪切和搓碾制浆区段D-导向区段E-加料区段图4-21双螺旋流变成型工艺原理示意图1-出浆阀2-双螺杆3-筒体4-加热器5-加料口6-驱动系统2020/2/10材料成型及控制工程教研组22第4章半固态金属加工技术1234567第二步第三步第四步第一步图4-22低过热度倾斜板浇注式流变成形工艺原理示意图1-熔化坩埚；2-合金液；3-倾斜板；4-收集坩埚；5-压射室；6-压铸型；7-铸件2020/2/10材料成型及控制工程教研组23第4章半固态金属加工技术图4-23低过热度浇注和短时弱机械搅拌制备半固态合金浆料示意图2020/2/10材料成型及控制工程教研组24第4章半固态金属加工技术（a)搅拌速度的影响（b)搅拌时间的影响图4-24搅拌速度和搅拌时间对半固态合金浆料初生固相形状因子的影响2020/2/10材料成型及控制工程教研组25第4章半固态金属加工技术图4-25低过热度浇注和弱电磁搅拌式流变压铸示意图1—熔化炉；2—合金液；3—电磁搅拌器；4—半固态合金浆料；5—坩埚；6—加热；7—压铸机压射；8—压铸；9—压铸型腔；10—压铸机2020/2/10材料成型及控制工程教研组26第4章半固态金属加工技术图4-26半固态SnPbl5合金浆料直接轧制工艺原理示意图1—主轧辊；2—硅橡胶面；3—流变器；4—半固态SnPbl5合金浆料；5—销钉；6、8—张紧轮；7—硅橡胶带；9—支撑辊；10—杠杆；11—校直点；12—合金薄带；13—驱动轮；14—弹簧秤；15—载荷调节螺母2020/2/10材料成型及控制工程教研组27第4章半固态金属加工技术（a)双轮牵引式薄板坯连铸机（b)带轮牵引式薄板坯连铸机图4-27半固态铝合金薄板坯连铸工艺原理示意图2020/2/10材料成型及控制工程教研组28第4章半固态金属加工技术(a)浇注(b)搅拌(c)浆料输送和轧制图4-28半固态钢铁浆料轧制过程示意图1—浇口；2—电磁搅拌器；3—搅拌室；4—水冷轧辊2020/2/10材料成型及控制工程教研组29表4-1半固态金属触变压铸机的选择坯料规格42/54N型66/84N型105/140N型180/220N型直径/mm长度/mm重量/kg最大压射力bar①动态静态动态静态动态静态动态静态63.5120~2001~1.61060260076.2130~2201.4~2.580020001200270088.9140~2302.2~3.68501900101.6150~2503~5.270015809202200114.3170~3004.4~87001650127180~3406~1160013008002000139.7200~3708~1548011507001750152.4220~40010~19701400①1bar=10kpa2020/2/10材料成型及控制工程教研组30表4-2典型的标准压铸机与半固态触变压铸机性能参数的比较压铸机性能参数标准型OL-320半固态压铸型OL-320标准型OL-700半固态压铸型OL-700最大动态射压力/kN177224277444最大增压射压力/kN345395669745冲头行程/mm400650600835冲头直径/mm50~9050~8070~12080~105坯料长度/mm≈160≈220坯料直径/mm50.8~76.276.2~101.62020/2/10材料成型及控制工程教研组31表4-3几种铝合金在不同加工状态下性能对比表合金加工状态*抗拉强度σb/MPa屈服强度σ0.2/MPa伸长率δ/%硬度/HBA356SSM2201101460AlSi7Mg0.3SSM+T632024012105PM+T6262186580A357SSM220115775AlSi7Mg0.6SSM+T63302609115PM+T635929651002024SSM+T63662779.2-AlCu4Mg1W+T647639310-6061SSM+T63302908.2104AlMg1SiW+T631027512957075SSM+T64053616.6-AlZn6MgCuW+T657050511150*SSM-半固态金属；PM-硬模铸造；W-锻造