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新型半固态铸造技术能否取代传统压铸工艺?

浏览:128 发表时间:2020-06-22 14:45:11

新的半固态铸造机还可以加工任何特殊合金与首选的球状芯片。




Neue Materialien Fürth GmbH最近的一项研究表明,触变成型技术具有很大的优势,它比较了许多目前使用的工艺,以获得每件或每克重量的成品的能耗。与220t触变成型机相比,新型半固态立式铸造机不需要挤出机,但带有快速移动的注射活塞和模具热循环有望带来更好的效果,并相对降低了30%的能耗。



颗粒AZ91D洗涤和调节用镁处理器

镁加工商应采用镁原料颗粒,并对其进行去污、脱脂、干燥和加热至200°C左右。整个调节器体积上的原料温度均匀度必须保持在设定点温度的±5%范围内,这是由在调节器整个工作容积中策略性放置的12个热电偶测得的。调节过程应在从室温到设定点温度的惰性气体(Ag,N2或CO2等)覆盖下进行。精确的原料计量应允许物料定量在设定值的2%以内,重复性为±5克。





在新的半固态铸造机的第二阶段中,将预热的镁颗粒送入主铸造机,通过加热将固态镁转化为半固态材料。这种材料结构像蜂蜜一样流动,但温度通常比当前倾析处理温度低100°C,因此带来了显著的能源优势。新的半固态铸造机单步铸造工艺不使用触变成型机中常见的复杂挤出机,而是在外部热的影响下熔化机械应力镁片,从而进一步简化了半固态压铸工艺。挤出机无需切屑。机械粉碎碎屑的冷变形结构与通过应力诱导熔体活化(SIMA)产生的触变成形坯料的冷变形结构具有相同的性质。


通过使用挤压,冷轧或机械应力的镁屑代替触变铸造中的坯料,来制造球形微结构半固体浆料,以注入永久性模具中,从而在创建高完整性铸件方面迈出了明确的一步。普通的压铸合金如AZ91D切屑时,由于切屑过程中产生的机械残余应力,只有将切屑加热至半固态温度,才能直接加工成半固态浆料。断裂的镁屑由标准的压铸合金AZ91D制成,该合金很容易在市场上买到。切屑的椭圆形状和尺寸由于高比表面积而改善了原料流动和热能吸收。新机器将木屑送入填充杆下,填充杆将碎屑敲入用于加热碎屑的填充缸中。带有填充缸的填充杆围绕注射活塞同轴放置,以确保高度的结构完整性和温度均匀性,这对于浆料生成和镁加工至关重要。物料通过电阻式加热器(最好是感应式加热器)将材料快速加热到半固态温度,并且在同一高热质块中心进行喷射活塞下的浆料转移,以确保稳定的过程温度。以冰水斜切形式的浆液在快速移动的活塞下转移,该活塞设计用于将半固体浆液注入永久性模具中以形成零件。






新的半固态铸造机的维护非常简单。半固体浆料完全包含在机器内,不会出现材料悬挂的情况。由于降低了浆料温度,该模具现在能够铸造数百万个零件。与其他压铸工艺相比,不再需要单独的熔炉和罐来生产浆料是一个该设备显著的优势。


所有这些都是在同一台机器上完成的,在15到60秒的快速循环内完成。模具冷却是通过在模具表面正下方循环的水雾系统(80%的空气,20%的水)完成的,冷却速度非常快。在封闭的冷却通道中产生的水和空气会吸收来自凝固零部件的大量热量,进而用于预热进入的镁屑。这大大节省了流程。目前的技术水平是,所有从零件中去除的热量都被排放到环境中。所有现行工艺中的模具热量也被排放到大气中,由于液体冷却的温差很小,因此无法回收热量。当温差很小却需要大量的冷却介质时,这对热回收过程来说效率不高。


梅赛德斯-奔驰智能汽车铸件的模具镶块,每个零件循环7秒


通过在模具表面正下方循环的水蒸气和空气混合物以非常高的热去除率对零件进行蒸发冷却。如此高的冷却速度有助于冻结零件的球状结构。与其他压铸或镁成型机相比,这种冷到冷和固态到固态(S2S)半固态镁加工铸造机具有几个关键优势。主要优点是,新型半固态镁制设备的工作温度刚好高于固相线温度,即480°C(896°F)至580°C(1.076°F)。与当今高压压铸工艺中的熔融材料温度在600°C(1.112°F)至700°C(1.292°F)的温度相比,可节省大量能源。


在此过程中,镁的加热从室温开始,然后上升到加工半固态温度。新的半固态铸造机还可以加工任何特殊合金与首选的球状芯片!

使用多个注射器覆盖极薄壁的大面积铸件


活塞和柱塞的圆柱形结构以及同轴排列,被加工填充物包围,可以在非常小的温度范围内进行严格的温度控制。在15 PSI(1.034 bar)的压力下,计算机控制的加热和高速喷射使铸件达到一个新的水平,从而使零件的性能满足高完整性应用的要求。与先前描述的铸造工艺相比,节能效果显著。该工艺是完全封闭的固体到固体零件的过程,并且设备可以在常规制造工厂中运行。为了生产大面积铸件,通常会在大型模具上采用薄壁铸件(小于1mm)多喷嘴。





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