半固态铝合金触变成形实验装置的研究

半固态铝合金触变成形实验装置的研究

摘要:设计并制造了一套半固态铝合金触变成形的实验装置,对实验结果与模拟仿真计算进行了对比,其二者的拟合度很好。

关键词:半固态金属成形;铝合金;触变成形;实验装置

目前,我国汽车工业的发展战略正从载重卡车向轻型汽车和轿车转移M&N。铸件在汽车工业中占有重要地位,铸件重量约占汽车自重的22~32%。当前,随着全球性的能源紧张和生态环境的日益恶化,对汽车的重量轻、油耗省和尾气排放低的呼声越来越高。因此,汽车工业的发展趋势是用轻合金取代传统的黑色金属材料,如钢和铸铁,以实现汽车的轻量化和节能化的要求。为此,发达国家汽车工业对铝合金和镁合金等轻金属的需求量越来越大M’N。轿车工业中铝合金铸件在2222年占整个铸件总量的52%左右,甚至出现全铝发动机和全铝车身。

现在我国已正式把汽车工业的发展列入国民经济支柱产业,相信在不久的将来,我国的汽车用铝合金铸件的需求量将大大增加,而我国现在使用的铝合金铸件占的份额还不及发达国家的四分之一。我国四大引进轿车车型的汽缸盖、制动泵和变速箱箱体等铸件是国产化的关键零件。国内生产铝铸件大多采用设备及工艺均复杂的低压铸造工艺,废品率高达25%,生产率低。对于铝合金铸件在铸型中的凝固特性及其铸造工艺的研究也较薄弱。因此,西方工业发达国家在22世纪82年代特别是进入92年代以来,纷纷采用已商业化生产的半固态金属成形工艺技术进行高性能的铝铸件的生产。这种工艺相对简单、稳定,是成品率极高的金属成形技术,被称为跨世纪重大技术。

半固态金属加工技术是在22世纪72年代才发展起来的一种金属成形新工艺,它将搅拌法制造的非枝晶半固态金属坯料,经再次加热到半固态进行挤压或压铸成形。由于半固态金属在成形前已是固液两相共存,易于均质变形,且高粘度的半固态浆料可以在填充时不发生紊流而平稳充型,同时半固态金属坯料的初生相为球状而使变形抗力显著下降,使铸件的加工性能和内在质量都优于常规铸件;该工艺还可以制造近终形制品。因此半固态触变成形工艺在国内外得到了广泛的应用。

预计半固态金属成形技术在汽车、航空和航天等领域将有广阔的应用前景,已引起各国研究者们的极大兴趣,并取得了较大的进展,美国和法国等发达国家在工业应用上已经领先一步。2996, 年,美国半固态铸造产品的销售额高达22亿美元。

相比之下,我国对半固态金属成形技术的研究和开发工作还刚刚开始,与国外先进水平有较大的差别,工业应用方面的研究几乎还是空白。因此,开展半固态金属成形技术的研究,既是加速我国汽车工业发展的迫切需要,同时也是在这个领域跟踪国外高科技的必要保证,具有重要的科学技术意义。

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