半固态铝合金车轮的制造技术.ppt.pdf

半固态铝合金车轮的制造技术 马鸣图 中国汽车工程研究院 内容 • 半固态技术介绍 • 浆料制造技术及半固态车轮用浆料的制作方 法 • 半固态铸造的工艺技术 • 半固态触变坯料、二次加热等工艺 • 半固态技术在汽车工业中的应用 • 半固态车轮及其在汽车上的应用 半固态技术介绍 • 20世纪70年代美国麻省理工学院的研究小 组首次提出了半固态铸造成形技术，由于 该技术所生产的产品性能优异，因此越来 越受到世界各国的重视，随着研究的深入 ，半固态铸造成形技术得到不断完善，目 前已经进入到工业应用的阶段，尤其在欧 美及日本等发达国家，由于汽车工业的发 展、轻量化的需求和和高性能的铝合金的 应用，使半固态铸造成形技术得到了较为 广泛应用。 半固态技术介绍 • 关键技术 （1）制浆 （2 ）零件成形工艺 a成形工艺设计 b装备制造 c模具 设计 d工艺参数控制 e流程控制 …… （3 ）热处理及其强化技术 浆料制造技术 • 在半固态铸造成形过程中，通常要求用于成形的半固态金属浆料拥有 稳定的均匀细小，接近球化的非枝晶组织，从而确保浆料具有良好的 流动性和触变性，因而半固态金属浆料的制备是该项技术中的关键环 节之一，将会直接影响到成形铸件的质量。 • 其制备方法有： 机械搅拌 电磁搅拌 近液相线浇铸 应变诱导熔体活化法 喷射成形法 化学晶粒细化法 以及以上各方法的合理复合 浆料制造技术 • 机械搅拌 此法是最早采用的方法。主要用于研究金属的流 变学性质与流变铸造。其原理是利用机械外力使生长 过程中的枝晶破碎, 机械搅拌流变铸造装置一般分为 连续式与间歇式。间歇式多用于实验室研究, 而连续 流铸法可用于工业化生产。机械搅拌法可以获得很高 的剪切速率利于形成微小的球形微观组织。机械搅拌 法存在下列缺点①存在搅拌死角, 工艺参数不容易控 制, 影响浆料均匀性②搅拌器的腐蚀与溶解造成合金 的污染③设备笨重、操作困难、生产效率低, 固相率 只能限定在一范围内。 浆料制造技术 • 电磁搅拌 电磁感应线圈产生的电磁场对凝固着的铝熔体进行强力搅 拌, 将结晶的树枝晶的“ 枝” 与“ 叉” 打落, 以形成球状等轴晶粒组 织。控制电磁场强弱、电磁线圈高度, 铸造速度、冷却强度等工 艺参数, 就可以控制晶粒大小。电磁搅拌法不会污染金属浆料, 不会卷人气体, 生产效率很高, 电磁参数控制方便灵活。电磁搅 拌按磁场方向分为水平式与垂直式。按磁场发生方式又可以分 为交变电流与旋转永磁体法。后者的优点是不但可以铸圆锭, 而 且能铸扁锭、方锭、空心锭等, 同时, 转子结构简单, 体积不大, 可安装在现有连续或半连续铸造机上,改造工作量很小转子感应 器可设计制造得相当高, 磁场强度高, 金属可产生三维流动, 搅 拌时间有所延长, 使铸造组织得到了进一步改善每吨锭平均电能 消耗2kw, 因为磁铁是永久磁铁产生的, 无任何有效功与无效功 损失, 功率因素非常接近1, 设备造价低。 电磁搅拌技术相对比较成熟, 已在工业化生产得到了应用。但 通常认为, 由于存在“ 集肤” 效应, 该技术只适用于直径小于 150mm的锭坯, 且对变形铝合金的适用性尚待研究。 浆料制造技术 • 应变诱导熔体活化技术-SIMA (strain-induced melt activation process) 简称, 是除电磁 搅拌法外, 目前工业上用于生产半固态浆的另一种方法。该技术 是将常规铸造枝晶组织在高温