半固態(tài)金屬加工技術(shù)

1、2021-12-15材料成型及控制工程教研組1第第4章章 半固態(tài)金屬加工技術(shù)半固態(tài)金屬加工技術(shù) 圖圖4-1 半固態(tài)金屬半固態(tài)金屬(合金合金)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 圖圖4-2 半固態(tài)金屬和強(qiáng)化粒子半固態(tài)金屬和強(qiáng)化粒子(纖維纖維) 的攪拌混合的攪拌混合2021-12-15材料成型及控制工程教研組2第第4章章 半固態(tài)金屬加工技術(shù)半固態(tài)金屬加工技術(shù)圖圖4-3 球形組織的演化過程示意圖球形組織的演化過程示意圖2021-12-15材料成型及控制工程教研組3第第4章章 半固態(tài)金屬加工技術(shù)半固態(tài)金屬加工技術(shù) 圖圖4-4 半固態(tài)鑄造裝置示意圖半固態(tài)鑄造裝置示意圖 1金屬液；金屬液；2加熱爐；加熱爐；3冷卻器；冷

2、卻器；4流變鑄錠；流變鑄錠；5料坯；料坯；6軟度指示儀；軟度指示儀；7坯料二次加熱器；坯料二次加熱器；8壓射室；壓射室；9壓鑄模；壓鑄模； 10壓鑄合金壓鑄合金2021-12-15材料成型及控制工程教研組4第第4章章 半固態(tài)金屬加工技術(shù)半固態(tài)金屬加工技術(shù) (a) 間歇式間歇式 (b) 連續(xù)式連續(xù)式 圖圖4-5 半固態(tài)機(jī)械攪拌裝置示意圖半固態(tài)機(jī)械攪拌裝置示意圖2021-12-15材料成型及控制工程教研組5第第4章章 半固態(tài)金屬加工技術(shù)半固態(tài)金屬加工技術(shù)圖圖4-6 轉(zhuǎn)輪式制漿裝置轉(zhuǎn)輪式制漿裝置2021-12-15材料成型及控制工程教研組6第第4章章 半固態(tài)金屬加工技術(shù)半固態(tài)金屬加工技術(shù) (a)垂直

3、攪拌式垂直攪拌式 (b)水平攪動(dòng)式水平攪動(dòng)式 (c)螺旋攪動(dòng)式螺旋攪動(dòng)式 圖圖4-7 電磁攪拌制備半固態(tài)坯料的三種攪拌方式示意圖電磁攪拌制備半固態(tài)坯料的三種攪拌方式示意圖2021-12-15材料成型及控制工程教研組7第第4章章 半固態(tài)金屬加工技術(shù)半固態(tài)金屬加工技術(shù)圖圖4-8 帶內(nèi)部轉(zhuǎn)子的電磁流變鑄造示意圖帶內(nèi)部轉(zhuǎn)子的電磁流變鑄造示意圖2021-12-15材料成型及控制工程教研組8第第4章章 半固態(tài)金屬加工技術(shù)半固態(tài)金屬加工技術(shù)澆澆口口杯杯金金屬屬液液上上攪攪拌拌器器下下攪攪拌拌器器液液流流方方向向圖圖4-9 半固態(tài)漿料復(fù)合電磁攪拌連續(xù)制備技術(shù)示意圖半固態(tài)漿料復(fù)合電磁攪拌連續(xù)制備技術(shù)示意圖202

4、1-12-15材料成型及控制工程教研組9第第4章章 半固態(tài)金屬加工技術(shù)半固態(tài)金屬加工技術(shù)圖圖4-10 超聲波振動(dòng)半固態(tài)漿料制備原理示意圖超聲波振動(dòng)半固態(tài)漿料制備原理示意圖2021-12-15材料成型及控制工程教研組10第第4章章 半固態(tài)金屬加工技術(shù)半固態(tài)金屬加工技術(shù) 圖圖4-11 一種二次加熱裝置的原理圖一種二次加熱裝置的原理圖 圖圖4-12 半固態(tài)金屬重熔硬度半固態(tài)金屬重熔硬度 測(cè)定裝置測(cè)定裝置2021-12-15材料成型及控制工程教研組11第第4章章 半固態(tài)金屬加工技術(shù)半固態(tài)金屬加工技術(shù)(a)柸料二次加熱柸料二次加熱 (b) 坯料放入壓制室型腔坯料放入壓制室型腔 (c) 壓射成型壓射成型

5、(d)壓鑄件壓鑄件 圖圖413 半固態(tài)金屬觸變壓鑄示意圖半固態(tài)金屬觸變壓鑄示意圖2021-12-15材料成型及控制工程教研組12第第4章章 半固態(tài)金屬加工技術(shù)半固態(tài)金屬加工技術(shù) 圖圖4-14 半固態(tài)金屬觸變壓鑄設(shè)備平面布置圖半固態(tài)金屬觸變壓鑄設(shè)備平面布置圖 1壓鑄機(jī)；壓鑄機(jī)；2壓鑄件抓取機(jī)械手；壓鑄件抓取機(jī)械手；3鋸切機(jī)構(gòu)；鋸切機(jī)構(gòu)；4壓鑄件冷卻箱；壓鑄件冷卻箱； 5涂料噴涂裝置；涂料噴涂裝置；6加熱系統(tǒng)；加熱系統(tǒng)；7坯料搬運(yùn)機(jī)械手坯料搬運(yùn)機(jī)械手2021-12-15材料成型及控制工程教研組13第第4章章 半固態(tài)金屬加工技術(shù)半固態(tài)金屬加工技術(shù)(a) 柸料二次加熱柸料二次加熱 (b) 坯料放人鍛模

6、型腔坯料放人鍛模型腔 (c) 鍛壓成形鍛壓成形 (d) 鍛件鍛件 圖圖4-15 半固態(tài)金屬觸變鍛造示意圖半固態(tài)金屬觸變鍛造示意圖2021-12-15材料成型及控制工程教研組14第第4章章 半固態(tài)金屬加工技術(shù)半固態(tài)金屬加工技術(shù) 圖圖4-16 閉模鍛造示意圖閉模鍛造示意圖2021-12-15材料成型及控制工程教研組15第第4章章 半固態(tài)金屬加工技術(shù)半固態(tài)金屬加工技術(shù) 圖圖4-17 觸變注射成形原理示意圖觸變注射成形原理示意圖1模具架；模具架；2模型；模型；3半固態(tài)鎂合金累積器；半固態(tài)鎂合金累積器；4加熱器；加熱器；5鎂粒料斗；鎂粒料斗； 6 給料器：給料器：7旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)及注射系統(tǒng)；旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)及注射系統(tǒng)

7、；8螺旋給進(jìn)器；螺旋給進(jìn)器；9筒體；筒體； 10單向閥；單向閥； 11射嘴射嘴2021-12-15材料成型及控制工程教研組16第第4章章 半固態(tài)金屬加工技術(shù)半固態(tài)金屬加工技術(shù)（a）各種通信設(shè)備的外殼）各種通信設(shè)備的外殼 (b) 翻蓋式手機(jī)外殼翻蓋式手機(jī)外殼 (c) 相照機(jī)外殼，重量為相照機(jī)外殼，重量為98g (d) 電腦顯示器外殼電腦顯示器外殼2021-12-15材料成型及控制工程教研組17第第4章章 半固態(tài)金屬加工技術(shù)半固態(tài)金屬加工技術(shù)(e) 摩托車輪轂，直徑摩托車輪轂，直徑40cm，重量，重量1.8kg (f) 汽車方向盤，重量汽車方向盤，重量560g2021-12-15材料成型及控制工程

8、教研組18第第4章章 半固態(tài)金屬加工技術(shù)半固態(tài)金屬加工技術(shù) (g) 家用設(shè)備家用設(shè)備 (h) 休閑運(yùn)動(dòng)器件休閑運(yùn)動(dòng)器件 圖圖4-18 以觸變注射成形工藝制造的鎂合金零件實(shí)例以觸變注射成形工藝制造的鎂合金零件實(shí)例2021-12-15材料成型及控制工程教研組19第第4章章 半固態(tài)金屬加工技術(shù)半固態(tài)金屬加工技術(shù)(a)澆注澆注 (b)電磁攪拌電磁攪拌 (c)調(diào)整壓射室位置調(diào)整壓射室位置 (d)壓射成形壓射成形 圖圖4-19 壓射室制備半固態(tài)合金漿料和流變成形示意圖壓射室制備半固態(tài)合金漿料和流變成形示意圖2021-12-15材料成型及控制工程教研組20第第4章章 半固態(tài)金屬加工技術(shù)半固態(tài)金屬加工技術(shù) 圖

9、圖4-20單螺旋流變射鑄工藝原理示意圖單螺旋流變射鑄工藝原理示意圖 1金屬液輸入管；金屬液輸入管；2保溫爐；保溫爐；3螺桿；螺桿；4筒體；筒體；5冷卻管；冷卻管；6絕熱管；絕熱管； 7加熱線圈；加熱線圈；8半固態(tài)金屬累積區(qū)；半固態(tài)金屬累積區(qū)；9絕熱層；絕熱層；10注射嘴；注射嘴；11加熱線圈；加熱線圈； 12單向閥單向閥2021-12-15材料成型及控制工程教研組21第第4章章 半固態(tài)金屬加工技術(shù)半固態(tài)金屬加工技術(shù)A-出漿區(qū)段出漿區(qū)段 B-漿料熟化區(qū)段漿料熟化區(qū)段 C-攪拌、擠壓、剪切和搓碾制漿區(qū)段攪拌、擠壓、剪切和搓碾制漿區(qū)段 D-導(dǎo)向區(qū)段導(dǎo)向區(qū)段 E-加料區(qū)加料區(qū)段段 圖圖4-21 雙螺旋

10、流變成型工藝原理示意圖雙螺旋流變成型工藝原理示意圖 1-出漿閥出漿閥 2-雙螺桿雙螺桿 3-筒體筒體 4-加熱器加熱器 5-加料口加料口 6-驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)2021-12-15材料成型及控制工程教研組22第第4章章 半固態(tài)金屬加工技術(shù)半固態(tài)金屬加工技術(shù)1 12 23 34 45 56 67 7第二步第二步第三步第三步第四步第四步第一步第一步 圖圖4-22 低過熱度傾斜板澆注式流變成形工藝原理示意圖低過熱度傾斜板澆注式流變成形工藝原理示意圖1-熔化坩堝；熔化坩堝；2-合金液；合金液；3-傾斜板；傾斜板；4-收集坩堝；收集坩堝；5-壓射室；壓射室；6-壓鑄型；壓鑄型；7-鑄件鑄件2021-12-

11、15材料成型及控制工程教研組23第第4章章 半固態(tài)金屬加工技術(shù)半固態(tài)金屬加工技術(shù)圖圖4-23 低過熱度澆注和短時(shí)弱機(jī)械攪拌制備低過熱度澆注和短時(shí)弱機(jī)械攪拌制備 半固態(tài)合金漿料示意圖半固態(tài)合金漿料示意圖2021-12-15材料成型及控制工程教研組24第第4章章 半固態(tài)金屬加工技術(shù)半固態(tài)金屬加工技術(shù) （a) 攪拌速度的影響攪拌速度的影響 （b) 攪拌時(shí)間的影響攪拌時(shí)間的影響 圖圖4-24 攪拌速度和攪拌時(shí)間對(duì)半固態(tài)合金漿料初生固相形狀因子的影響攪拌速度和攪拌時(shí)間對(duì)半固態(tài)合金漿料初生固相形狀因子的影響2021-12-15材料成型及控制工程教研組25第第4章章 半固態(tài)金屬加工技術(shù)半固態(tài)金屬加工技術(shù) 圖

12、圖4-25 低過熱度澆注和弱電磁攪拌式流變壓鑄示意圖低過熱度澆注和弱電磁攪拌式流變壓鑄示意圖 1熔化爐；熔化爐；2合金液；合金液；3電磁攪拌器；電磁攪拌器；4半固態(tài)合金漿料；半固態(tài)合金漿料；5坩堝；坩堝；6加熱；加熱；7壓鑄機(jī)壓射；壓鑄機(jī)壓射；8壓鑄；壓鑄；9壓鑄型腔；壓鑄型腔；10壓鑄機(jī)壓鑄機(jī)2021-12-15材料成型及控制工程教研組26第第4章章 半固態(tài)金屬加工技術(shù)半固態(tài)金屬加工技術(shù)圖圖4-26 半固態(tài)半固態(tài)SnPbl5合金漿料直接軋制工藝原理示意圖合金漿料直接軋制工藝原理示意圖 1主軋輥；主軋輥；2硅橡膠面；硅橡膠面；3流變器；流變器；4半固態(tài)半固態(tài)SnPbl5合金漿料；合金漿料；5銷

13、釘；銷釘；6、8張緊輪；張緊輪；7硅橡膠帶；硅橡膠帶； 9支撐輥；支撐輥； 10杠桿；杠桿； 11校直點(diǎn)；校直點(diǎn)； 12合金薄帶；合金薄帶； 13驅(qū)動(dòng)輪；驅(qū)動(dòng)輪； 14彈簧秤；彈簧秤；15載荷調(diào)節(jié)螺母載荷調(diào)節(jié)螺母2021-12-15材料成型及控制工程教研組27第第4章章 半固態(tài)金屬加工技術(shù)半固態(tài)金屬加工技術(shù)（a) 雙輪牽引式薄板坯連鑄機(jī)雙輪牽引式薄板坯連鑄機(jī) （b) 帶輪牽引式薄板坯連鑄機(jī)帶輪牽引式薄板坯連鑄機(jī) 圖圖4-27 半固態(tài)鋁合金薄板坯連鑄工藝原理示意圖半固態(tài)鋁合金薄板坯連鑄工藝原理示意圖2021-12-15材料成型及控制工程教研組28第第4章章 半固態(tài)金屬加工技術(shù)半固態(tài)金屬加工技術(shù)

14、(a)澆注澆注 (b)攪拌攪拌 (c)漿料輸送和軋制漿料輸送和軋制圖圖4-28 半固態(tài)鋼鐵漿料軋制過程示意圖半固態(tài)鋼鐵漿料軋制過程示意圖1澆口；澆口；2電磁攪拌器；電磁攪拌器；3攪拌室；攪拌室；4水冷軋輥水冷軋輥2021-12-15材料成型及控制工程教研組29表表4-1 半固態(tài)金屬觸變壓鑄機(jī)的選擇半固態(tài)金屬觸變壓鑄機(jī)的選擇坯料規(guī)格坯料規(guī)格42/ 54N型型66/ 84N型型105/ 140N型型180 /220N型型直徑直徑/ mm長度長度/ mm重量重量/ kg最大壓射力最大壓射力 bar動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)靜態(tài)靜態(tài)動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)靜態(tài)靜態(tài)動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)靜態(tài)靜態(tài)動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)靜態(tài)靜態(tài)63.512020011.6106026

15、0076.21302201.42.580020001200270088.91402302.23.68501900101.615025035.270015809202200114.31703004.48700165012718034061160013008002000139.720037081548011507001750152.422040010197014001bar=10kpa2021-12-15材料成型及控制工程教研組30 表表4-2 典型的標(biāo)準(zhǔn)壓鑄機(jī)與半固態(tài)觸變壓鑄機(jī)典型的標(biāo)準(zhǔn)壓鑄機(jī)與半固態(tài)觸變壓鑄機(jī)性能參數(shù)的比較性能參數(shù)的比較 壓鑄機(jī)性能壓鑄機(jī)性能參數(shù)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)型標(biāo)準(zhǔn)型OL-320半固

16、態(tài)壓鑄型半固態(tài)壓鑄型OL-320標(biāo)準(zhǔn)型標(biāo)準(zhǔn)型OL-700半固態(tài)壓鑄型半固態(tài)壓鑄型OL-700最大動(dòng)態(tài)射壓力最大動(dòng)態(tài)射壓力/kN177224277444最大增壓射壓力最大增壓射壓力/kN345395669745沖頭行程沖頭行程 /mm400650600835沖頭直徑?jīng)_頭直徑 / mm509050807012080105坯料長度坯料長度 / mm160220坯料直徑坯料直徑 /mm50.876.276.2101.62021-12-15材料成型及控制工程教研組31表表4-3 幾種鋁合金在不同加工狀態(tài)下性能對(duì)比表幾種鋁合金在不同加工狀態(tài)下性能對(duì)比表合金合金加工狀態(tài)加工狀態(tài)*抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度b /MPa屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度0.2 /MPa伸長率伸長率/%硬度硬度/HBA356SSM2201101460AlSi7Mg0