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鎂合金半固態流變鑄造與注射成形在經濟技術上的制約因素

半固態流變鑄造與注射成形技術是一種新的成形工藝,從純技術的角度看,這兩種工藝都可具有一定的先進性。有人更將半固態加工的流變注射成形工藝,作為解決鎂合金易燃的一種成功實施例介紹給國人,但這兩種工藝在經濟與技術上的制約因素並未為人所注意,工業化的推廣,或許就受制於這方面。

1 流變鑄造 -1.經濟因素方面

對壓鑄工藝有所了解的人員都有一個感性認識,就是不同投影面積的壓鑄件,需要不同噸位鎖模力的壓鑄機生產。有人作過統計,現時普通壓鑄機的「可壓鑄投影面積」,只是其工作台內柱面積的3.5%--17%,壓鑄機的最大壓射充型比壓已達到120MPa以上。

要實現半固態流變鑄造與注射成形技術,這個充型比壓還要進一步提高。從工藝技術原理上,進一步提高充型比壓並無不妥之處,只是這時設備可生產毛坯的投影面積就更低了,低到一個幾乎不能使人接受的極限了!

該兩項技術的經濟性應該成為必須注意與考慮的問題,因為從生產設備的價值看,注射充型比壓提高50%,毛坯的生產成本最低也會提高50%。越是大型的設備,生產成本提高的比率趨向更高。

2 流變鑄造 -2.技術因素方面

用普通壓鑄機進行鋁合金的半固態流變鑄造(注射成形),我們手頭還沒有更多的充型比壓的資料數據。但有一點是肯定的,這就是半固態加工時所需的充型比壓遠比純液態壓鑄的充型比壓高,並且毛坯越是複雜,湯料在流道上的溫度損失越大,在有效充填成形上甚至會變得不可能。為什麼會這樣?因為半固態加工的充型,並不遵守帕斯卡定律,充型的壓強並不能有效「轉彎」,並不能有效傳遞到半固態槳料的每一個點,它的「壓強損失」非常之大。就偏心充型與中心充型來說,兩者的差異就已經很大了。如提高半固態槳料的臨界溫度,恐怕又失去了半固態加工的實質意義,這確是一對很難調和的矛盾。

不要小看這個「不大」的技術問題,或許就是這一點,不但從經濟上使得半固態加工的注射成形變得沒有實用性,特別是偏心充型方式對毛坯成形結構種類的限制,充型壓強的直線下降,使得一些很簡單的毛坯,其基本充型都不能完成,造成其工藝的可行性都成了問題。

所以,建議希望購買這類外國設備的國內廠家,高度注意這個問題。不然,設備買回來了,經濟上的賬還好算,工藝「細節」上對這項工藝的可行性制約,就是一個大問題了。

3 流變鑄造 -3.對這兩項工藝的超越

「開式半固態觸變鑄造」可描述為「正向沖頭擠壓式半固態觸變鑄造」,它的技術工藝性與經濟性,超越不了用四柱液壓機進行的傳統液態模鍛(熔湯鍛造)工藝。與「開式(正向沖頭擠壓)半固態觸變鑄造」工藝相比,半固態流變注射成形工藝的實現方式更不具有優勢,相信還是一個死胡同。走出這個死胡同,還得找到一項對這兩項工藝實現超越的工藝,這就是連鑄連鍛技術。

連鑄連鍛的工藝原理很簡單,算不上什麼新鮮的東西,只是用什麼方式能更好地實現,倒是一個大難題。國內一項名為「擠壓壓鑄模鍛(簡稱『壓鑄模鍛』)」的發明專利技術,是一項將壓鑄機與液壓機合二為一的裝備技術,可生產結構最複雜的液態模鍛(熔湯鍛造)件。

有一項參數值得好好記住:對於鋁合金液態模鍛(熔湯鍛造)毛坯來說,要實現不產生縮孔縮松缺陷,其模鍛補縮比壓的理論值是60MPa左右,這個數值,約為普通壓鑄工藝最大充型比壓的50%。也就是說,採用壓鑄模鍛的工藝,可生產的毛坯投影面積比壓鑄工藝大一倍。

具有相同公稱拉抗力的壓鑄模鍛設備,不但能生產比壓鑄工藝大一倍投影面積的毛坯,內部完全沒有縮孔縮松缺陷,還是鍛態組織,相信這也是半固態加工流變鑄造注射成形工藝所夢寐以求的吧?

感興趣的,可上網搜索一下「擠壓壓鑄模鍛」這項技術。

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