鎂鋁合金成型技術

關于鎂鋁合金成型技術半固態(tài)金屬射出成型SemisolidMetalInjectionMolding第2頁,共35頁，2024年2月25日，星期天半固態(tài)金屬射出成型SemisolidMetalInjectionMolding第3頁,共35頁，2024年2月25日，星期天半固態(tài)金屬射出成型SemisolidMetalInjectionMolding第4頁,共35頁，2024年2月25日，星期天半固態(tài)金屬射出成型SemisolidMetalInjectionMolding第5頁,共35頁，2024年2月25日，星期天半固態(tài)金屬射出成型SemisolidMetalInjectionMolding第6頁,共35頁，2024年2月25日，星期天半固態(tài)金屬射出成型SemisolidMetalInjectionMolding第7頁,共35頁，2024年2月25日，星期天半固態(tài)金屬射出成型SemisolidMetalInjectionMolding第8頁,共35頁，2024年2月25日，星期天熱室壓鑄HotChamberDieCasting1、開始2、射出3、脫膜第9頁,共35頁，2024年2月25日，星期天冷室壓鑄ColdChamberDieCasting1、開始2、射出3、脫膜第10頁,共35頁，2024年2月25日，星期天觸變成型(Thixomolding)由塑膠射出成型衍生應用在金屬的製程，主要是將金屬顆粒由料管加熱及螺桿轉動剪切的熱/機械(thermal/mechanical)作用轉變?yōu)榫哂杏|變(thixotropic)性質(zhì)的半固態(tài)黏漿，再以螺桿推送射入型腔內(nèi)凝固成型。半固態(tài)金屬射出成型SemisolidMetalInjectionMolding第11頁,共35頁，2024年2月25日，星期天觸變成型Thixomolding第12頁,共35頁，2024年2月25日，星期天觸變成型(Thixomolding)美國DowChemical公司於1991年獲得美國第5040589號專利。DowChemical於1990年和另五家公司在美國密西根州聯(lián)合投資成立了DowChemicalThixomatInc.；這家跨公司的業(yè)務包括了技術合作授權、原型產(chǎn)品試製、製程改善等。Thixomat授權生產(chǎn)觸變成形機的公司包括日本製鋼所(JSW)和加拿大的Husky。半固態(tài)金屬射出成型SemisolidMetalInjectionMolding第13頁,共35頁，2024年2月25日，星期天流變成型(Rheomolding)結合塑膠射出成型及流變鑄造(rheocasting)的製程。熔融金屬由料管冷卻，其凝固組織又被螺桿轉動產(chǎn)生的機械剪切所攪動，變?yōu)榫哂羞m當微結構的半固態(tài)金屬，在層流條件下以螺桿推送射入型腔內(nèi)凝固成形。半固態(tài)金屬射出成型SemisolidMetalInjectionMolding第14頁,共35頁，2024年2月25日，星期天流變成型(Rheomolding)第15頁,共35頁，2024年2月25日，星期天流變成型(Rheomolding)美國康乃爾大學射出成型計劃(CornellInjectionMoldingProgram)研發(fā)的新機器與新製程，於1996年獲得美國第5501266號專利。四位發(fā)明人K.K.Wang、HsuanPeng、NanWang和Shau-PohWang皆為華人。半固態(tài)金屬射出成型SemisolidMetalInjectionMolding第16頁,共35頁，2024年2月25日，星期天半固態(tài)金屬射出成型是結合金屬壓鑄與射出成型的新技術，是能大幅改善金屬壓鑄製品品質(zhì)的革命性製程。這項技術不僅維持了傳統(tǒng)壓鑄生產(chǎn)速度快、尺寸精度高等優(yōu)點，也降低了元件中的氣孔及縮孔含量，因此，可大幅提高產(chǎn)品的機械性能，達到淨形(net-shape)鑄造及可熱處理鑄件的要求。半固態(tài)金屬射出成型SemisolidMetalInjectionMolding第17頁,共35頁，2024年2月25日，星期天半固態(tài)金屬射出成型技術已被用於製造汽車零件、電子資訊產(chǎn)品零件及外殼，以及各種需要強度高、氣密性佳之精密零組件。半固態(tài)金屬射出成型SemisolidMetalInjectionMolding第18頁,共35頁，2024年2月25日，星期天優(yōu)點與傳統(tǒng)壓鑄相較，半固態(tài)成形製程的優(yōu)點主要來自兩方面：適當?shù)牧鲃有约拜^低的成形溫度。半固態(tài)金屬射出成型SemisolidMetalInjectionMolding第19頁,共35頁，2024年2月25日，星期天優(yōu)點(1)由於半固態(tài)金屬充模較平穩(wěn)，模具設計時較不需溢流槽，製品後續(xù)加工較少，加工成本降低，廢料損失較少。(2)以層流(laminarflow)充模的成型方式可以電腦模擬、預測，以進行有效的模具設計及最佳化工藝條件的選定。半固態(tài)金屬射出成型SemisolidMetalInjectionMolding第20頁,共35頁，2024年2月25日，星期天SemisolidMetalInjectionMoldingDiecasting第21頁,共35頁，2024年2月25日，星期天優(yōu)點(3)半固態(tài)漿料以層流方式充模，捲氣的可能性大為減少，氣孔含量減少，產(chǎn)品性質(zhì)穩(wěn)定，並可作熱處理來進一步改良機械性質(zhì)。(4)半固態(tài)漿料的熱含量較熔融金屬低，加上以高壓成型，因此凝固至完全固態(tài)產(chǎn)生的縮孔較熔融金屬為少，機械性質(zhì)較佳。半固態(tài)金屬射出成型SemisolidMetalInjectionMolding第22頁,共35頁，2024年2月25日，星期天優(yōu)點(5)半固態(tài)金屬充填時對模具的熱衝擊較低，因此模具壽命增長；這一方面是由於工作溫度較低，另一方面是由於半固態(tài)金屬黏漿以層流充模之熱傳係數(shù)遠較熔融金屬充模時之紊流(turbulentflow)之熱傳係數(shù)低。實驗結果顯示，模具表面溫度峰值、溫度梯度及溫度升高速率均大幅降低70-80%。半固態(tài)金屬射出成型SemisolidMetalInjectionMolding第23頁,共35頁，2024年2月25日，星期天優(yōu)點(6)由於材料在進入型腔前即已部分凝固，在型腔內(nèi)冷卻所須移除之凝固熱較少，因此成型週期可縮短。另外，半固態(tài)材料對模具之黏著性較低，因此需較少之離型潤滑劑，脫模也較為迅速。半固態(tài)金屬射出成型SemisolidMetalInjectionMolding第24頁,共35頁，2024年2月25日，星期天對傳統(tǒng)金屬成形工藝的衝擊(1)改善金屬壓鑄工藝及鑄件品質(zhì)美國三大汽車廠願意付較傳統(tǒng)壓鑄件單價高一倍的價錢向美國Alumax買半固態(tài)金屬製程製作的汽車零件，精算出的最終成本(包括品管、廢品損失、售後服務、召回維修成本及顧客滿意度等)仍然較低。半固態(tài)金屬射出成型SemisolidMetalInjectionMolding第25頁,共35頁，2024年2月25日，星期天對傳統(tǒng)金屬成型工藝的衝擊(2)取代昂貴的金屬成型製程這些昂貴製程包括了鍛造、粉末冶金、機械加工等。日本SpeedStarWheel推出的半固態(tài)成形的汽車鋁輪圈不僅機械性質(zhì)優(yōu)良、品質(zhì)穩(wěn)定、而且是近淨形(nearnet-shape)成型，也就是成型件僅需在輪軸裝配面略作加工，即可包裝出貨，減少廢料，降低人工成本。半固態(tài)金屬射出成型SemisolidMetalInjectionMolding第26頁,共35頁，2024年2月25日，星期天對塑料成形工藝的衝擊薄殼化及環(huán)保需求產(chǎn)品輕量化的要求下，工程塑料成為市場的寵兒，但其強度終究無法和金屬比，在產(chǎn)品不斷薄殼化的壓力下、加上環(huán)保、散熱、電磁遮蔽等的考慮，輕金屬的半固態(tài)射出成型最近獲得普遍的重視。鎂合金的筆記型電腦外殼、數(shù)位式相機機身、行動電話外殼都相繼問世。半固態(tài)金屬射出成型SemisolidMetalInjectionMolding第27頁,共35頁，2024年2月25日，星期天鎂合金替代塑膠的現(xiàn)況及趨勢(1)運輸工具業(yè)在汽車上大量使用的零組件包括傳動組件外蓋、方向盤及轉向架組件、汽缸頭蓋、離合器及煞車踏板架、儀表面板、椅座支架組合等。以儀表面板為例一般使用工程塑膠，但是德國Audi汽車自1989年起即全面採用鎂合金。半固態(tài)金屬射出成型SemisolidMetalInjectionMolding第28頁,共35頁，2024年2月25日，星期天鎂合金替代塑膠的現(xiàn)況及趨勢(2)資訊產(chǎn)品業(yè)在3C產(chǎn)業(yè)中的筆記型電腦、行動電話、數(shù)位相機等外殼都可以找到應用例。越來越多的筆記型電腦製造商在輕薄、耐撞擊及散熱佳等訴求下，將鎂合金的底板、鍵盤蓋板及LCD上下蓋板列為標準配備。半固態(tài)金屬射出成型SemisolidMetalInjectionMolding第29頁,共35頁，2024年2月25日，星期天鎂合金替代塑膠的現(xiàn)況及趨勢(3)家電業(yè)日本於1998年6月公佈實施「家電回收法」，自2001年起規(guī)範電視、洗衣機、冰箱、冷氣機等四項產(chǎn)品的強制回收，其影響既深且廣。1998年3月Panasonic率先推出鎂、鋁合金外殼的21吋電視。機殼不僅可回收，且較舊型省電25%，由於散熱性好，不須加散熱孔，灰塵、水等異物不得其門而入，內(nèi)部電子零件不易破壞。半固態(tài)金屬射出成型SemisolidMetalInjectionMolding第30頁,共35頁，2024年2月25日，星期天半固態(tài)金屬射出成型SemisolidMetalInjectionMolding塑膠大多不具可分解性，加上燃燒後會產(chǎn)生世紀之毒戴奧辛，近年來在環(huán)保人士極力呼籲下，日本計劃在2015年將產(chǎn)品廢棄物的回收比率提高到95%，歐盟也將跟進為85%；家電方面，日本的冷氣機廢棄物的回收比率將由2001年的60%提高到2006年的80%，洗衣機及冰箱則在50%以上，電視機在55%以上。第31頁,共35頁，2024年2月25日，星期天流變成型(Rheomolding)對觸變成型(Thixomolding)的優(yōu)勢(1)孔洞含量(Porosity)觸變成型使用的原料是金屬顆粒，其間的保護氣體會隨金屬顆粒進入料管，孔洞含量雖比傳統(tǒng)壓鑄減少50%，卻無法徹底消除。流變成型使用的原料是熔融金屬，料斗到料管形成密閉空間，有可能達到零氣孔的目標。半固態(tài)金屬射出成型SemisolidMetalInjectionMolding第32頁,共35頁，2024年2月25日，星期天流變成型(Rheomolding)對觸變成型(Thixomolding)的優(yōu)勢(2)原料便宜、回收容易流變成型使用的原料沒有特殊要求，不但價錢便宜、不受特殊供應商的牽制，還可回收廢料，又可進行除氣等前處理，整體經(jīng)濟效益較高。半固態(tài)金屬射出成型SemisolidMetalInjectionMolding第33頁