消失模鑄造培訓資料

1、6. 消失模鑄造,定義: 消失模鑄造技術(shù)是將與鑄件尺寸形狀相似的發(fā)泡塑料模型粘結(jié)組合成模型簇，刷涂耐火涂層并烘干后，埋在干石英砂中振動造型，在一定條件下澆注液體金屬，使模型氣化并占據(jù)模型位置，凝固冷卻后形成所需鑄件的方法。 對于消失模鑄造，有多種不同的叫法。,,,國內(nèi)主要的叫法有“干砂實型鑄造”、“ 負壓實型鑄造”，簡稱EPC鑄造。國外的叫法主要有：Lost Foam Process (U.S.A)、 Policast

2、Process(Italy)等。,1956年美國人H.F.SHOYER開始了將聚苯乙烯泡沫塑料用于鑄造的試驗，并獲得成功,引起了人們極大的興趣，1958年以專利的形式公布于眾，當時稱之為“無型腔鑄造”。起初，該法只是用來制造金屬雕像等藝術(shù)品鑄件，以后經(jīng)過許多實踐和探索，1962年西德從美國引進專利，消失模鑄造法才開始被開發(fā)，并在工業(yè)上得到應用。,1964年美國的T.R.SMITH發(fā)表了使用無粘結(jié)劑干砂造型生產(chǎn)消失模鑄件的專利。到了196

3、7年,采用普通粘土砂和自硬砂的消失模鑄造法獲得了成功,并在許多國家得到了應用,生產(chǎn)了成千上萬噸鑄件,但無粘結(jié)劑干砂實型鑄造卻沒得到發(fā)展,仍處于探索階段。在整個六十年代直至七十年代,消失模鑄造法僅限于單件小批生產(chǎn),典型產(chǎn)品是汽車模具、機器底座、藝術(shù)品等。1968年，德國人E.KRYZMOWSKI在砂箱內(nèi)抽成負壓進行澆注,取得了專利，即現(xiàn)在的消失模鑄造。,八十年代以前，由于專利的制約，生產(chǎn)中使用無粘結(jié)劑干砂消失模鑄造受到限制；鑄造界與其他產(chǎn)

4、業(yè)部門協(xié)調(diào)不夠；由于工藝不當、型砂和涂料不合適以及模型質(zhì)量不高所導致的實型鑄件外觀及內(nèi)在質(zhì)量不夠好，造成了一部分人的等待、觀望甚至懷疑的態(tài)度，使得消失模鑄造法發(fā)展緩慢。,1981年以后由于相應專利技術(shù)失效，再加上經(jīng)過幾年努力，發(fā)泡聚苯乙烯原料珠粒有了很大進步、模型組合粘結(jié)劑質(zhì)量改善、高質(zhì)量涂料被研制成功等工藝技術(shù)的進步，消失模鑄造法得以迅速發(fā)展，并很快在生產(chǎn)上得到應用。1982年美國首先公開了世界上第一條生產(chǎn)復雜鋁鑄件的消失模鑄造生產(chǎn)線

5、。至此，消失模鑄造作為一種全新的鑄造工藝方法被應用于生產(chǎn)。,1979年，由我國著名消失模鑄造專家、中國科學院長春光學精密機械研究所研究員黃述哲教授領(lǐng)導的課題組，在中國最早開始了消失模鑄造的原理性試驗。同年，黃述哲教授在全國鑄造工藝學會上發(fā)表了“消失模鑄造基本特性的研究”論文報告，在國內(nèi)首次系統(tǒng)闡述了這一方法的特點和規(guī)律性。1982年，在光機所工廠建成了一條消失模鑄造實驗生產(chǎn)線?！　“耸甏笃卩嵵輽C械所也開始了消失模鑄造的試驗性應用

6、研究。 　　九十年代開始以來，清華大學、哈爾濱工業(yè)大學、華中理工大學、西安交大等也紛紛加入了消失模鑄造的研究。,6.1 消失模鑄造工藝,最普遍實用的方法是把涂有耐火材料涂層的模型放入砂箱，模型四周用干砂充填緊實，澆注液態(tài)金屬，取代泡沫塑料模型，這種鑄造工藝被稱為：消失模鑄造（EPC）、氣化模鑄造及實型鑄造等。美國鑄造協(xié)會消失模鑄造委員會采用了“消失模鑄造”作為該工藝的名稱。    消失模鑄造是一

7、項創(chuàng)新的鑄造工藝方法，可用于生產(chǎn)有色及黑色金屬動力系統(tǒng)的零件，包括：汽缸體、汽缸蓋、曲軸、變速箱、進氣管、排氣管及剎車轂等鑄件。,玻璃鋁合金檢具,汽缸體,消失模鑄造（又稱實型鑄造）是將與鑄件尺寸形狀相似的泡沫模型粘結(jié)組合成模型簇，刷涂耐火涂料并烘干后，埋在干石英砂中振動造型，在負壓下澆注，使模型氣化，液體金屬占據(jù)模型位置，凝固冷卻后形成鑄件的新型鑄造方法。     消失模鑄造分為兩類：用板

8、材加工成形的氣化模鑄造和用模具發(fā)泡成形的消失模鑄造。前者的主要特點是：1）模樣不用模具成形，而是采用市售的泡沫板材，用數(shù)控加工機床分塊制作，然后粘合而成。2）通常采用樹脂砂或水玻璃砂作充填砂，也有人采用干砂負壓造型。后者的主要特點是，模樣在模具中成形和采用負壓干砂造型。它主要適用于中、小型鑄件的大批生產(chǎn)。通常稱這種方法為Lost Foam Casting,簡稱LFC法。 泡沫塑料EPC模采用無粘結(jié)劑干砂結(jié)合抽真空的鑄造法,稱為消失模鑄造

9、法,也叫EPC 法,干砂負壓消失模鑄造技術(shù)（簡稱LFC）是一項精確成形的鑄造新技術(shù)，被鑄造界的權(quán)威人士稱為“代表21世紀的鑄造新技術(shù)”，“使鑄造技術(shù)在與其他成形方法和替代材料的競爭中立于不敗之地的一張王牌”。,LFC法與傳統(tǒng)的粘土砂鑄造的主要工藝流程比較如下圖：,1、預發(fā)泡,模型生產(chǎn)是消失模鑄造工藝的第一道工序，復雜鑄件如汽缸蓋，需要數(shù)塊泡沫模型分別制作，然后再膠合成一個整體模型。每個分塊模型都需要一套模具進行生產(chǎn)，另外在膠合操作中還可

10、能需要一套胎具，用于保持各分塊的準確定位，模型的成型工藝分為兩步，第一步是將聚苯乙烯珠粒預發(fā)到適當密度，一般通過蒸汽快速加熱來進行，此階段稱為預發(fā)泡。,2、模型成型,經(jīng)過預發(fā)泡的珠粒要先進行穩(wěn)定化處理，然后再送到成型機的料斗中，通過加料孔進行加料，模具型腔充滿預發(fā)的珠粒后，開始通入蒸汽，使珠粒軟化、膨脹，擠滿所有空隙并且粘合成一體，這樣就完成了泡沫模型的制造過程，此階段稱為蒸壓成型。    成型后

11、，在模具的水冷腔內(nèi)通過大流量水流對模型進行冷卻，然后打開模具取出模型，此時模型溫度提高且強度較低，所以在脫模和儲存期間必須謹慎操作，防止變形及損壞。,美國齒輪箱體鑄件、泡沫合肥叉車集團,3、模型簇組合,模型在使用之前，必須存放適當時間使其熟化穩(wěn)定，典型的模型存放周期多達30天，而對于用設(shè)計獨特的模具所成型的模型僅需存放2個小時，模型熟化穩(wěn)定后，可對分塊模型進行膠粘結(jié)合。 分塊模型膠合使用熱熔膠在自動膠合機上進行。膠合

12、面接縫處應密封牢固，以減少產(chǎn)生鑄造缺陷的可能性。,4、模型簇浸涂,為了每箱澆注可生產(chǎn)更多的鑄件，有時將許多模型膠接成簇，把模型簇浸入耐火涂料中，然后在大約30～60C（86-140F）的空氣循環(huán)烘爐中干燥2～3個小時，干燥之后，將模型簇放入砂箱，填入干砂振動緊實，必須使所有模型簇內(nèi)部孔腔和外圍的干砂都得到緊實和支撐。,5、澆注,模型簇在砂箱內(nèi)通過干砂振動充填堅實后，鑄型就可澆注，熔融金屬澆入鑄型后（澆注溫度鑄鋁約在760C/1400F，

13、鑄鐵約在1425C/2600F），模型氣化被金屬所取代形成鑄件。下圖是消失模工藝的砂箱和澆注示意圖。    在消失模鑄造工藝中，澆注速度比傳統(tǒng)空型鑄造更為關(guān)鍵。如果澆注過程中斷，砂型就可能塌陷造成廢品。因此為減少每次澆注的差別，最好使用自動澆注機。,6、落砂清理,澆注之后，鑄件在砂箱中凝固和冷卻，然后落砂。鑄件落砂相當簡單，傾翻砂箱鑄件就從松散的干砂中掉出。隨后將鑄件進行自動分離、清理、檢查并放到

14、鑄件箱中運走。    干砂冷卻后可重新使用，很少使用其他附加工序，金屬廢料可在生產(chǎn)中重熔使用。,LFC法的主要特點：    1）LFC是一種近無余量、精確成形的工藝；    2）容易實現(xiàn)清潔生產(chǎn)；    3）為鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了充分的自由度；  

15、60; 4）金屬液的流動前沿是熱解的消失模產(chǎn)物（氣體和液體），它會與金屬液發(fā)生反映并影響到金屬液的充填，如果金屬充型過程中熱解產(chǎn)物不能順利排除，就容易引起氣孔、皺皮、增碳等缺陷。這就要求工藝師掌握消失模鑄造成形原理，正確設(shè)計澆注系統(tǒng)，制定合理的工藝方案。    5）模具的鑄造成本較高，要求有一定的生產(chǎn)批量，否則很難獲得好的經(jīng)濟效益。,美國GM Powertrain公司生產(chǎn)2.2L-14

16、缸體，重25kg。采用消失模鑄造后，其功率和扭矩提升，噪聲和振動下降，重量比砂型鑄件減輕6.7kg,,綜上所述，消失模鑄造符合當今鑄造技術(shù)發(fā)展的總趨勢有著廣闊的前景，與傳統(tǒng)鑄造技術(shù)相比，消失模鑄造技術(shù)具有與無倫比的優(yōu)勢，被國內(nèi)外鑄造界譽為“二十一世紀的鑄造技術(shù)” 、“鑄造工業(yè)的綠色革命”。,,1 技術(shù)方面    1）模型設(shè)計的自由度增大    新工藝有可能進行造型設(shè)計，并完

17、全可以從第一階段就能在模型上增加一些附加功能。例如：柴油預熱器有一個特殊功能部件，它可采用消失模鑄造工藝進行制造，而不能采用傳統(tǒng)鑄造方法生產(chǎn)。    2）免除了鑄件生產(chǎn)中使用的砂芯    3）很多鑄件可以不要冒口補縮    4）提高鑄件精度    可獲得形狀結(jié)構(gòu)復雜，可100重復生產(chǎn)高精度鑄件，可使鑄件壁厚偏差

18、控制在-0.15~+0.15mm之間。    5）在模型接合面不產(chǎn)生飛邊    6）具有減輕鑄件重量約1/3的優(yōu)勢    7）減少加工余量    可以減小機加工余量，對某些零件甚至可以不加工。這就大大減少了機加工和機床投資（例如，對于不同情況可以減少一半投資）。    8）與傳統(tǒng)

19、空腔鑄造相比，模具投資下降。    9）完全消除了傳統(tǒng)的落砂和出芯工序,目前，國內(nèi)外在柴油機和汽油機發(fā)動機缸體的泡沫模型的結(jié)構(gòu)工藝設(shè)計上有較大差異，從分片方案到模片的工藝處理均不盡相同。歐美國家在分片方案上多采用自缸蓋結(jié)合面至油底殼面水平切分(包括“V”形和直列式缸體) 的方式，如圖1 所示。這種分型方案的優(yōu)點是有利于實現(xiàn)自動化大批量生產(chǎn)，且膠合線互不干涉，膠合質(zhì)量有保證； 不足之處是膠合線較多且大部分分

20、布在非加工面上，外觀的整體美感不及普通砂型鑄造件。與之配套的模片工藝處理較大的地方是將曲軸箱沿起模方向進行局部封實和鏤空處理，如圖2所示。,2 經(jīng)濟方面    1）可整體生產(chǎn)復雜鑄件    采用新工藝設(shè)計，分塊模型可膠合組成整體模型，鑄成復雜整體部件，對比原先多個鑄件組合裝配部件（如柴油預熱器）而言，可獲益1到10倍。    2）減少車間人員

21、    建立消失模鑄造工廠，所雇員工數(shù)量少于傳統(tǒng)鑄造工廠，因此應當考慮這一因素。 3）鑄造工藝靈活    鑄造工藝的靈活性非常重要，因為新工藝有可能同時生產(chǎn)在砂箱中變化放置大量類似的或不同的鑄件，澆注系統(tǒng)也因此十分靈活?？傊?，我們可以說，每種優(yōu)勢都與經(jīng)濟利益相一致，同時還改善了工作條件。,3 環(huán)境保護    聚苯乙烯和PMMA在燃燒

22、時產(chǎn)生一氧化碳、二氧化碳、水及其他碳氫化合物氣體，其含量均低于歐洲允許的標準。干砂可使用天然硅砂，100%反復循環(huán)使用，不含有粘結(jié)劑。模型使用的涂料是在水中添加粘結(jié)劑等輔料組成，不產(chǎn)生污染。,大量生產(chǎn)條件下傳統(tǒng)粘土砂型鑄造與消失模鑄造工藝特點的比較,6.2 消失模鑄造輔料,消失模鑄造用涂料的基本組成包括耐火填料、載體、懸浮劑、粘結(jié)劑和添加劑等5種基本組分，其有別于普通砂型鑄造涂料的幾個主要性能有強度、透氣性、吸著性、涂刷性和不流淌性等。

23、消失模鑄造涂料的作用主要有：1)降低鑄件表面粗糙度值；2)防止或減少鑄件粘砂、砂眼等缺陷；3)提高鑄件落砂、清理效率；4)使金屬液流動前沿氣隙中模樣熱解的氣體和液體產(chǎn)物順利地通過，排到鑄型中去，但又要防止金屬液的滲入，這是防止鑄件產(chǎn)生氣孔、金屬滲透和碳缺陷十分重要的條件；5)提高泡沫模樣的強度和剛度，防止模樣在運輸、填砂振動時產(chǎn)生變形和破壞；6)對于鋁合金鑄件，尤其是薄壁鋁合金鑄件，有良好的保溫絕熱作用，以防止由于模樣熱解吸

24、熱使金屬流動前沿溫度下降過快，避免冷隔和交不到缺陷。,1、涂料,消失模鑄造用模片粘合劑可分為4大類：熱溶膠、水溶膠、溶劑揮發(fā)膠和雙組分膠。它們都必須滿足以下要求：對泡沫模樣午腐蝕作用；軟化點適中，快干性能好；粘合強度較好，并有一定的柔軟性；分解氣化溫度低，殘留物少。,2、粘合劑,1．消失模鑄造專用的可發(fā)性聚苯乙烯樹脂珠粒（EPS）；2．可發(fā)性甲基丙烯酸甲脂與苯乙烯共聚樹脂珠粒（STMMA）；3．可發(fā)性聚甲基丙烯酸甲脂樹脂珠粒（EPM

25、MA）。 用戶根據(jù)鑄件的特點和要求來選用需要的品種和規(guī)格，以確保獲得優(yōu)質(zhì)的泡沫塑料模型和消失模鑄件。,3、泡沫珠粒,6.3 消失模鑄造發(fā)展趨勢,美國學者C.Bates教授等發(fā)表了《全球消失模生產(chǎn)技術(shù)和市場發(fā)展》的論文，比較詳細地論述了模樣制作、涂料、砂子緊實、澆注、充型和模樣熱解各個環(huán)節(jié)的成就和發(fā)展趨勢，許多北美的企業(yè)、高校和行業(yè)組織聯(lián)合起來，組成消失模鑄造聯(lián)盟，對該工藝進行進行開發(fā)研究，經(jīng)過不懈的努力，使該工藝得到不斷

26、的改善，工藝過程得到更好的控制，也逐漸被更多的鑄造界人士所認同，鑄造企業(yè)和鑄件的使用者都從中受益。1999年美國威斯康星大學的一項市場市場調(diào)查表明，在未來的6到10年中，消失模工藝的前景一片光明。市場調(diào)查表明：在1990年，有6%的鋁合金鑄件是使用消失模鑄造工藝生產(chǎn)的。預計到2007年，將會有29%的鋁合金鑄件使用該工藝。從1997年起，灰鑄鐵和球鐵方面也有較大增長，目前約有2%的灰鑄鐵件是由消失模工藝生產(chǎn)的，預計到2009年將達到15

27、%。 　　消失模工藝不斷為人們所認識，也為新產(chǎn)品的生產(chǎn)提供了足夠的信心。通用（美國）、TEKSID（美國）、CASTI（意大利）、INTERMET（美國）、CITATION FORM（美國）、寶馬（德國）都已經(jīng)引進了消失模鑄造工藝。,消失模鑄造技術(shù)自九十年代開始在我國進入工業(yè)化應用，經(jīng)過十幾年的發(fā)展，我國的消失模鑄造工業(yè)具有了一定規(guī)模，成為鑄造工業(yè)的重要組成部分。消失模鑄造技術(shù)也被國家重點推廣而成為改造傳統(tǒng)鑄造業(yè)應用最廣泛的高新技術(shù)。

28、 但總的來說，我國消失模鑄造的生產(chǎn)應用水平與發(fā)達國家仍然有很大的差距。目前，我國的消失模鑄造廠家大大小小有數(shù)百家。但大部分的工廠生產(chǎn)能力都不大（與國外動輒數(shù)萬噸的生產(chǎn)能力相比差距較大）。形成這種狀況，除了我國的消失模鑄造工業(yè)起步較晚之外，還因為：,（一）很難接受技術(shù)和工藝的有償服務，這是我國企業(yè)的“通病”，消失模鑄造行業(yè)也不例外。我國的生產(chǎn)廠家過去在引進消失模鑄造時，過分注重硬件設(shè)備的引進，而忽視軟技術(shù)的引進。消失模鑄

29、造對于大多數(shù)企業(yè)來講，畢竟是新生事物，從接觸到理解到應用需要一個過程，是無法一蹉而就的?？科髽I(yè)自身的技術(shù)力量去探索生產(chǎn)技術(shù)、產(chǎn)品工藝等，周期較長。所以，廠家在引進消失模鑄造工藝時，應當注意對技術(shù)和工藝的引進。,（二）我國國產(chǎn)的消失模鑄造設(shè)備水平能基本滿足生產(chǎn)的需要，但提供者對于消失模鑄造技術(shù)和生產(chǎn)工藝的掌握卻差別不一。我們在引進消失模鑄造工藝時，應對供應商進行綜合評價。 （三）我國引進消失模鑄造的歷史不長，既有理論又有實踐的消失模鑄造技

30、術(shù)人才還不多。因此，技術(shù)人才的培養(yǎng)，是我國消失模鑄造工業(yè)迅速發(fā)展的迫切需要。,現(xiàn)在，我國的消失模鑄造處于一個蓬勃發(fā)展的歷史時期，只要我們能夠吸取經(jīng)驗教訓，并作出不懈的努力，前景將會一片光明。,7. 半固態(tài)鑄造,自1971年美國麻省理工學院的D.B.Spencer和M.C.Flemings發(fā)明了一種攪動鑄造（stir cast）新工藝，即用旋轉(zhuǎn)雙桶機械攪拌法制備出Sr15% Pb流變漿料以來，半固態(tài)金屬（SSM）鑄造工藝技術(shù)經(jīng)歷了20余年

31、的研究與發(fā)展。攪動鑄造制備的合金一般稱為非枝晶組織合金或稱部分凝固鑄造合金（Partially Solidified Casting Alloys）。由于采用該技術(shù)的產(chǎn)品具有高質(zhì)量、高性能和高合金化的特點，因此具有強大的生命力。除軍事裝備上的應用外，開始主要集中用于自動車的關(guān)鍵部件上，例如，用于汽車輪轂，可提高性能、減輕重量、降低廢品率。此后，逐漸在其它領(lǐng)域獲得應用，生產(chǎn)高性能和近凈成形的部件。半固態(tài)金屬鑄造工藝的成形機械也相繼推出。目

32、前已研制生產(chǎn)出從600噸到2000噸的半固態(tài)鑄造用壓鑄機，成形件重量可達7kg以上。當前，在美國和歐洲，該項工藝技術(shù)的應用較為廣泛。半固態(tài)金屬鑄造工藝被認為是21世紀最具發(fā)展前途的近凈成形和新材料制備技術(shù)之一。,7.1 半固態(tài)鑄造工藝原理,在普通鑄造過程中，初晶以枝晶方式長大，當固相率達到0.2左右時，枝晶就形成連續(xù)網(wǎng)絡(luò)骨架，失去宏觀流動性。如果在液態(tài)金屬從液相到固相冷卻過程中進行強烈攪拌，則使普通鑄造成形時易于形成的樹枝晶網(wǎng)絡(luò)骨架被打

33、碎而保留分散的顆粒狀組織形態(tài)，懸浮于剩余液相中。這種顆粒狀非枝晶的顯微組織，在固相率達0.5-0.6時仍具有一定的流變性，從而可利用常規(guī)的成形工藝如壓鑄、擠壓，模鍛等實現(xiàn)金屬的成形。,,7.2 半固態(tài)鑄造的合金制備,制備半固態(tài)合金的方法很多，除機械攪拌法外，近幾年又開發(fā)了電磁攪拌法，電磁脈沖加載法、超聲振動攪拌法、外力作用下合金液沿彎曲通道強迫流動法、應變誘發(fā)熔化激活法（SIMA）、噴射沉積法（Spray）、控制合金澆注溫度法等。其中，

34、電磁攪拌法、控制合金澆注溫度法和SIMA法，是最具工業(yè)應用潛力的方法。,1機械攪拌法機械攪拌是制備半固態(tài)合金最早使用的方法。Flemings等人用一套由同心帶齒內(nèi)外筒組成的攪拌裝置（外筒旋轉(zhuǎn)，內(nèi)筒靜止），成功地制備了錫-鉛合金半固態(tài)漿液；H.Lehuy等人用攪拌槳制備了鋁-銅合金、鋅-鋁合金和鋁-硅合金半固態(tài)漿液。后人又對攪拌器進行了改進，采用螺旋式攪拌器制備了ZA-22合金半固態(tài)漿液。通過改進，改善了漿液的攪拌效果，強化了型內(nèi)金屬液

35、的整體流動強度，并使金屬液產(chǎn)生向下壓力，促進澆注，提高了鑄錠的力學性能。,2 電磁攪拌法電磁攪拌是利用旋轉(zhuǎn)電磁場在金屬液中產(chǎn)生感應電流，金屬液在洛倫磁力的作用下產(chǎn)生運動，從而達到對金屬液攪拌的目的。目前，主要有兩種方法產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場：一種是在感應線圈內(nèi)通交變電流的傳統(tǒng)方法；另一種是1993年由法國的C.Vives推出的旋轉(zhuǎn)永磁體法，其優(yōu)點是電磁感應器由高性能的永磁材料組成，其內(nèi)部產(chǎn)生的磁場強度高，通過改變永磁體的排列方式，可使金屬液產(chǎn)生

36、明顯的三維流動，提高了攪拌效果，減少了攪拌時的氣體卷入。,3 應變誘發(fā)熔化激活法（SIMA）應變誘發(fā)熔化激活法（SIMA）是將常規(guī)鑄錠經(jīng)過預變形，如進行擠壓、滾壓等熱加工制成半成品棒料，這時的顯微組織具有強烈的拉長形變結(jié)構(gòu)，然后加熱到固液兩相區(qū)等溫一定時間，被拉長的晶粒變成了細小的顆粒，隨后快速冷卻獲得非枝晶組織鑄錠。SIMA工藝效果主要取決于較低溫度的熱加工和重熔兩個階段，或者在兩者之間再加一個冷加工階段，工藝就更易控制。SIMA

37、技術(shù)適用于各種高、低熔點的合金系列，尤其對制備較高熔點的非枝晶合金具有獨特的優(yōu)越性。已成功應用于不銹鋼、工具鋼和銅合金、鋁合金系列，獲得了晶粒尺寸20um左右的非枝晶組織合金，正成為一種有競爭力的制備半固態(tài)成形原材料的方法。但是，它的最大缺點是制備的坯料尺寸較小。,7.3 半固態(tài)鑄造成形方法,（1）流變鑄造（Rheoforming, Rheocast）,觸變鑄造工藝示意圖1 壓鑄合金 2 連續(xù)供給合金液 3 感應加熱器 4 冷卻

38、器 5 流變鑄錠 6 壓射室 7 壓鑄模,在金屬液從液相到固相冷卻過程中進行強烈攪動，在一定固相分數(shù)下，直接將所得到的半固態(tài)金屬漿液壓鑄或擠壓成形，見圖2。如R.Shibata等人曾將用電磁攪拌方法制備的半固態(tài)合金漿液直接送入壓鑄機射室中成形。該方法生產(chǎn)的鋁合金鑄件的力學性能較擠壓鑄件高，與半固態(tài)觸變鑄件的性能相當。問題是，半固態(tài)金屬漿液的保存和輸送難度較大，故實際投入應用的不多。,（2）觸變鑄造（Thixoforming, T

39、hixocast）,將已制備的非枝晶組織錠坯重新加熱到固液兩相區(qū)達到適宜粘度后，進行壓鑄或擠壓成形，如圖3所示。,觸變鑄造工藝示意圖1 坯料 2 軟度指示計 3 坯料重新加熱裝置 4 壓射室 5 壓鑄模,美國的EOPCO、HPM Corp.、Prince Machine、 THT Presses以及瑞士的Buhler公司、意大利的IDRA USA、Italpresse of America、加拿大的Producer USA、日

40、本的Toshiba Machine Corp和UBE Machinery Services等均已能生產(chǎn)半固態(tài)鋁合金觸變成形專用設(shè)備。該方法對坯料的加熱、輸送易于實現(xiàn)自動化，故是當今半固態(tài)鑄造的主要工藝方法。,汽車零件,,瑞士 BÜHLER 公司推出的觸變壓鑄設(shè)備,幾種鑄造方法鑄件性能比較,半固態(tài)壓鑄工藝的優(yōu)點可歸納為工藝優(yōu)勢和產(chǎn)品優(yōu)勢。(1) 工藝優(yōu)勢1）不需加任何晶粒細化劑即可獲得細晶粒組織，消除了傳統(tǒng)鑄造中的柱狀晶和粗

41、大樹枝晶。2）成形溫度低（如鋁合金可降低120℃以上），可節(jié)省能源。3）模具壽命延長。因較低溫度的半固態(tài)漿料成形時的剪切應力，比傳統(tǒng)的枝晶漿料小三個數(shù)量級，故充型平穩(wěn)、熱負荷小，熱疲勞強度下降。4）減少污染和不安全因素。因作業(yè)時擺脫了高溫液態(tài)金屬環(huán)境。5）變形阻力小，采用較小的力就可實現(xiàn)均質(zhì)加工，對難加工材料的成形容易。6）凝固速度加快，生產(chǎn)率提高，工藝周期縮短。7）適于采用計算機輔助設(shè)計和制造，提高了生產(chǎn)的自動化程度。(

42、2) 產(chǎn)品優(yōu)勢1）鑄件質(zhì)量高。因晶粒細化、組織分布均勻、體收縮減少、熱裂傾向下降，基體上消除了縮松傾向，力學性能大幅度提高。2）凝固收縮小，故成形后尺寸精度高，加工余量小，近凈成形。3）成形合金范圍廣。非鐵合金有鋁、鎂、鋅、錫、銅、鎳基合金；鐵基合金有不銹鋼、低合金鋼等。4）制造金屬基復合材料。利用半固態(tài)金屬的高粘度，可使密度差大、固溶度小的金屬制成合金，也可有效地使用不同材料混合，制成新的復合材料。,Al-6Si-2Mg鋁合金

43、半固態(tài)觸變成形壓鑄,Al-6Si-2Mg鋁合金，液相線溫度615℃，固相線溫度557℃，具有優(yōu)良的觸變成形工藝性能。棒坯采用熱頂法，電磁攪拌垂直半連續(xù)鑄造，直徑為60～70mm；坯料在中頻感應設(shè)備的線圈中加熱，開始快速加熱到500℃，而后慢速加熱，芯部達560℃后，進一步降低加熱功率，在芯部達到575℃后，移到2800KN臥式冷室壓鑄機上，壓鑄成汽車發(fā)動機上用水泵蓋。壓鑄件微觀組織見圖7，半固態(tài)壓鑄中，已熔化的α-Al 在壓鑄高速剪切觸