这不是一种新的压铸工艺,而是一种高压压铸熔体制备工艺
具有高固相率的半固态流变压铸有两个主要的优点:因金属流在型腔内变得更加层流的本质,减少乱流,减少气孔。层流式充型减少气泡的风险,可以实现补缩,因此会让零件几乎没有气孔或是极大减少气孔。在实际生产中,就意味着零件可以免浸渗,可进行焊接并得到高质量焊缝。半固态流变压铸也表现出了其触变流动行为,也就是说断面变薄,粘度降低时,流动更容易(就如无滴漆一样)。因此这会允许铸件在同一本体上可以有更大范围的厚度变化,特别是能让铸件有非常薄的页片。可压铸的合金材料范围更大,可选择各种不同特性的合金材料以满足强度,高导热等性能要求。不适用于半固态流变压铸的合金材料即是那些使用在高压压铸上的共晶合金,如 44300/43400和 46000。总之,半固态流变压铸能让工程师有一套新的工具来设计更多的特征,或是增加功能,亦或是通过使用比现今在用的传统高压压铸材料更“好”的材料来减轻零件重量。
半固态流变压铸可以用来改善如下问题:
可能除此之外还有很多,但总的来说:先从总成本高的零件开始下手。
半固态流变压铸会需要投资,所以会对铸件状态的零件有成本的影响,具体总结对比如下:
成本因素 | 半固态对比液态压铸 | 备注 |
---|---|---|
锁模力 | 需求机台更小 | 薄壁+/-0厚壁差异更大 |
循环时间 | 相同或比液态压铸更短 | 可以压铸高压压铸不能做的零件 |
浇口去除 | 对于密封件来说,半固态流变成本更高 | 内浇口更厚更大让其可以补缩 |
机加 | 由于在充型时的温度会更低100度左右,模具上可以允许有更小的预铸特征,这种通常可能需要后续机加才可实现。 | 一样 |
表面处理 | 成本更低 | 质量问题更少的缘故 |
模具寿命 | 因零件而异,但是相比高压压铸,高达2-3倍更长的模具寿命,这是由于模具受到温度负载减少近一半的原因。 | 钢材质量一样 |
这是一种处理铝液的工艺,是在压铸前在汤勺里形成浆料。这个工艺是基于一个小铝块伸入铝液内进行搅拌而得。通过旋转,熔体被剪切,形成具有球状微观结构的浆料。浆料制作完成后,将浆料倒入压铸机,其余的工序就和高压压铸是非常类似的。
以客户感兴趣的部份零件举例如下:
除了内浇口和渣包的设计之外,其它都和高压压铸模具相同。也就是说成本和生产周期也是一样。
目前的市场驱动力是:
我们的结论是上述领域的应用要求提高,因此传统的高压压铸无法满足,而在10年前,设计开发人员很乐意使用高压压铸,因其可以达到够高的性能。还有一个问题是合金材料更换的成本通常包括设计验证。我们的客户并不愿意在旧零件上去做更改。现在,我们及行业的朋友从设计阶段就按半固态流变压铸来开发零件,所以这让市场突破的时间延迟了2年。半固态流变压铸在2007年开始使用之初,工艺的稳定性以及生产成本还不够成熟。自那之后,通过持续的开发,几年之后我们基于一套可靠的设备开发并设计了稳定的工艺,因此该工艺开始变得更加引人关注。
汽车业,通讯业以及一般工业
所有非共晶合金材料,也就是说,硅含量在9-11%左右的材料都不适用半固态流变压铸,或任何其它的半固态工艺。总之,避免使用 44300, 43400, 和46000。
康普泰克提供一系列的项目开发所需的服务,如模流分析,合金选项,试棒,CT扫描报告,X光等等。对于铸造厂来说,半固态流变压铸工艺启动时,我们会提供安装、培训、协助作业指导,以及在需要的情况下,和客户沟通所需的资料及信息。
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模流分析是最重要的第一步,以确保充填及模具设计。模流分析之后的工序和高压压铸一样。
我们认为新一代的汽车,公共交通以及通讯设备能将会需求大量新的和已开发的工艺,以利于支持更新和更高的要求。细分到半固态流变压铸,我们预计其普及率将占全球高压压铸设备安装量的 5-10%。
目前市场上的工艺主要的区别在于:
基本上,所有设计于高压压铸的都可以做,用半固态流变会更好一些,因为更薄的部位,稍微更小的拔模角度都可以压铸。
取决于铸造厂内已有的设备,很多设备可以重复利用。半固态流变压铸单元内,需要以下设备:
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