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              半固态技术

              半固态技术简介

              金属成形工艺迄今为止已有1万年以上的历史。 但是过去几乎所有的金属成型都是通过液态铸造或者固态锻压、卷绕、拉伸等手段来完成。直到上世纪70年代, 美国麻省理工大学的Flemings教授才提出半固态(SSM: semi-solid metal)成型技术。但传统的半固态工艺由于高设备投入和高生产成本,只在生产一些高质量要求的零部件得到应用。直至2004年,瑞典的RheoMetal公司开发出了RSF快速制浆技术,极大降低了半固态成形技术的设备投入和生产成本,半固态工艺才开始大量地应用于生产各种铝合金、镁合金零部件。

              半固态金属浆料的黏度比液态金属高,易控制,从而减少氧化,改善加工性,减少模具黏结,可进行更高速的部件成形,改善表面光洁度,易形成自动化和实现新工艺;半固态金属浆料的流动应力比固态金属低,具流变性和触变性,变形抗力很小,能以更高的速度成形部件,可进行复杂件成形,缩短加工周期,提高材料利用率,利于节能节材,可进行连续形状的高速成形(如挤压),加工成本低。

               SSM充型平稳、无湍流和喷溅、温度低而且释放了部分结晶潜热,因而减轻了对成形装置尤其是模具的热冲击,使其寿命大幅度提高;同时,SSM凝固时间缩短,从而有 益于提高生产率。SSM成形件表面平整光滑;内部组织致密、晶粒细小、力学性能高;凝固收缩小,因而铸件尺寸精度高;SSM成形件尺寸与成品零件几乎相同,极大地减少了机械加工量,可以做到少或无切削加工,从而节约了资源,相对延长了刀具寿命。节约能源,比单位重量的普通铝合金铸件节能35%左右。  

               在金属凝固过程中进行强烈搅拌,使树枝状初晶破碎成等轴颗粒状分布于液相,从而得到一种固液混合浆料,通常将此浆料称为非枝晶半固态金属(Semi—Solid Metal,简称 SSM)。在SSM的液相基体中,固相颗粒之间很容易产生相互移动,从而使SSM浆料具有一定流动能力,以利于充型;竦SSM原料主要有以下方法。

              机械搅拌法  
                  
              机械搅拌法通?煞治涣涟璺(Bath Method)和连续搅拌法(Continuous Method);到涟枋,搅拌器与金属熔体直接接触,因而搅拌器的寿命低而且易污染金属。所以,机械搅拌法只适合于实验室的研究工作,无法满足工业生产的需求。  
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              电磁搅拌法  
                  
              电磁搅拌法是利用电磁感应力的作用将析出的树枝晶破碎成颗粒状,属于非接触式搅拌。因此,金属液纯净,不卷入气体,控制方便,产量大,是目前工业应用的主要方法之 一。目前,在工业生产中占主导地位的电磁搅拌技术称为MHD(Magnetohydrofynamic)。但这种方法电能消耗量大,设备结构复杂而且成本高。  
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              应变诱导熔化激活法  
                  
              应变诱导熔化激活法(Strain—ImducedMeltActivation,简称SIMA)首先要铸造出晶粒细小的常规铸锭,再使之进行大量的挤压变形,然后加热到固液两相区以得到SSM原料。该法的金属纯净,产量较大,也是当前工业生产中采用的主要技术之一。但是,SIMA法要增加一道预变形工序,而且仅能生产小型零件。

              2004年,瑞典的RheoMetal公司开发出了RSF快速制浆技术,简化了工序,极大降低了半固态成形技术的设备投入和生产成本,半固态工艺开始大量地应用于生产各种铝合金、镁合金零部件。

               
               

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