铝合金半固态加工工艺过程探究

江西工程学院 刘艳华

1 金属半固态加工技术的工艺特点

半固态金属成形具有多方面的优点：相对于普通液态成形，由于半固态浆料中已有一半左右的固态相互存在而且温度低于液态金属近于100℃，因此，可以消除常规铸件固有的皮下气孔和疏松等缺陷，且模具寿命成倍提高；相对于常规固态成形，半固态浆料具有很好的流动性，因此变形抗力极低，可以一次加工成形复杂的零件。

1.1 半固态金属粘度高

半固态金属比液态金属粘度高很多，并且可以在很宽的范围之内进行控制操作，在进行填充模具时是层流而不是紊流，产生的喷溅很少，在填充模具的时候能够更加平稳的进行。这样的操作既减少了金属的氧化、杂质与气孔，改善了铸件的力学性能、组织致密性，还提高了表面性能。

1.2 温度低

半固态材料温度处于固液之间，比液态低，又接近于固态，已经释放出大量结晶潜热。热的含量很低，这样可以减少对模具和设备的热冲击性，在室内能够保持固体的形状，与室内的面积接触相对较小，热交换也少，这样就在一定程度上延长了模具的寿命，同时也缩短了凝固时间，大幅度提高了生产效率，减少了收缩的缺陷。由于成形温度低，除了多种低熔点合金外，还能用于加工黑色金属或者其他高熔点合金。

1.3 制件的整体性好

制件的整体性很好，性能与常规锻造件相当，但强度与延伸率等一系列性能都很高。用铝、镁合金等轻质金属制造高质量的零部件，以替代钢铁等重金属，但必须明确的是，目前金属半固态加工由于工艺流程较长，且半固态坯料的成本约占了最终制件成本的一半左右，成本较高。半固态材料组织晶粒细小圆滑均匀，没有粗大的树枝晶，可以消除裂纹等缺陷，组织更加细小密实。另外，半固态坯料触变成形可以有效地避免压铸零件中的缺陷，但是却很难避免在充型上的缺陷。

1.4 模锻成形工艺

半固态模锻工艺与传统模锻工艺又很不同，模锻成形是介于固液态两者之间的最新工艺，也是在液态金属模锻成形中的一种新方式，它集中了固态与液态的优势，所以很多公司及一些厂家都会用它来开发与制造零件，而且由于模锻成形技术也应用于生产无切削的黑色金属，所以，它也为黑色金属成形做出了贡献，也为黑色金属塑性的未来发展开辟了一条崭新的道路，这种应用广泛的第三种工艺将黑色金属从困境中完美地拯救出来，从而也体现了模锻成形独有的作用与工艺。按照模锻工艺使用设备的不同，模锻工艺的过程还可以分为：锤上模锻、热模锻压力机模锻、平模锻机、水压机模锻等等，虽然种类很多，但都是在依靠压力的作用之下才能使坯料成形。

2 国内外半固态加工技术的应用

随着科技的不断进步，半固态金属加工的技术也在不断的提高与深入，对于半固态金属的应用方面已经越来越得到人们的认可，它的优越性也不断受到很多厂商的重视，尤其对于汽车行业，飞机制造行业等，因为要想在节约能源、保护环境和制造安全一些方面做到更好，铝合金的使用是最为人们所接受的，因此由于铝合金的大量使用，也促进了金属加工技术在工业上的应用，所以历经了30年对于金属半固态加工的开发与应用，如今金属半固态加工技术已经在北美、欧洲、亚洲等一些发达国家得到较大的发展，特别是铝合金半固态加工技术在发达国家已相当成熟，并进入了工业化生产的阶段，目前主要应用在汽车、摩托车、兵器的零部件生产上。

铝合金半固态加工技术在兵器、飞行器零部件制造业的应用方面，美国、法国等军火生产大国出于领先地位，主要用于生产潜水武器、流体控制系统和导弹部件等等，不仅能够提高部件的性能与质量，而且能够大幅度降低生产成本。在国际上，铝合金半固态的工业生产主要采用连续的铸造方法，可分为垂直式与水平式两类。前者多用于品种多、规格多、生产成本相对较高的地方；后者对于品种较少、直径小的生产更有优势，生产成本相对较低，投资较小，适合于改造现有铝合金普通铸锭水平的生产线上的生产。

3 结束语

金属半固态加工技术的不断发展一定会推进该行业的前进，促使金属加工行业发展的更加迅速。近年来，金属半固态加工技术越来越被铝加工市场所重视，并引起了广泛关注，迅速发展了起来。在国家“863”计划的支持下，经过几年的努力，我国已经掌握了铝合金半固态加工的关键技术，主要包括铝合金半固态技术、二次加热技术、半固态压铸技术等，具备了向工业应用转化的技术基础。如东风汽车公司、北京科技大学等单位在国家“863”计划和本单位自筹资金的支持下对铝合金半固态加工技术的研究和应用取得了长足进展。

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