铝镁合金半固态成形应用现况与展望(二)

North America 北美洲
Oபைடு நூலகம்
X O
Europe 欧洲 O O
O X X
Japan 日本
O
X
Korea 韩国
X
Engine Block
引擎支架、
X
Rev. Clutch Piston
正时皮带紧张轮
O
C. Case Bffl. Vent 排放口
Oil Pan 油盘座
Intake Manifold 进气岐管
图 3 Stampal S.p.A.公司之半固态成形铝合金产品：(A)Alfa Romeo156 之悬吊
A
B
CD
系统零件；(B)Fiat Punto 之引擎支架；(C)Renault Metra Avantime 之车架接头 （D）1FVHFPU 之引擎支架零件。
2.意大利Weber生产汽车喷射油道（Fuel injection rail），此种零件品质要求 很高，且要求耐腐蚀，形状尺寸加工难度大。采用半固态压铸后，利用一支直径 为 0.8 ㎝，长 32 ㎝（斜度 0.040）的钢蕊即加工出油道的盲孔。降低加工及模具 费，比原制程降低成本 20﹪。
限且延展性颇佳。 $A357 T5－广泛用于引擎支架及其它机械零组件，具有与 A356 T6 一样适
于薄壁铸件之性质。 $A356 T6－用于铸造锻造之悬吊系统零组件。 $A357 T6－目前在日本用于轮圈及油压式悬吊系统之泵 (一)北美洲 1. 1994 年和 1996 年，ALUMAX 公司分别建成了两座铝合金半固态成形 汽车零件厂；采用触变锻造煞车总泵，由于毛胚尺寸接近零件尺寸，机加工量 只占铸件重量的 13％（同样的金属模铸件的加工量则占铸件重量的 40％），而 同样机加工后的重量则比金属模铸造的零件还轻 13％。1997 年上述两个半固 态铝合金成形厂的产能已分别达到每年 5,000 万件。
半固态金属成形技术发源于美国（1972 年），发明至今正满 30 周年，且已 成为工业界认可之技术，而美国仍处于全球领先地位，然而此一制程尚未普及之 原因不外乎经济与技术两方面。今后半固态成形的普及推广仍有赖于它在技术成 熟性（再现性、稳定性、可靠性）及经济性（降低成本）方面获得进一步进展， 并利用半固态成形之特性，与汽车工业密切配合以扩大应用领域。
2.成型技术研究： (1)成型制程参数及品质控制。
(2)流变铸造 $ 以层流方式将金属液之温度提升至液相线，随后让已细化之树枝状晶 粒，在控制固化过程中使其成为近球状。在这些处理过程中，「新流变铸造」 处理技术引起多方注意并有颇佳之评价。 $ 将金属液注入电磁搅拌室，接着将半固态金属传至加压槽。 (3)罐装法－浆料制备后直接进行压铸(日本)。 (4)半液态成型－注射成型或采用罐装法等，浆料的固相率可变，一般固相
AB
(A) MKC公司之喷射油道；(B) Formcast公司雪上机车零件 图2 美国之半固态成形铝合金产品图例
（二）欧洲
目前在欧洲的应用项目主要是悬吊系统、引擎支架及燃料喷射油道三种。
1. 意大利 Stampal SpA 公司－于 1992 年开始采用触变铸造生产铝合金汽车零 件，为 Fiat 公司（Spider Alfa Romeo）生产的侧悬架支承（lateral suspension support）重达 7Kg，为目前最大的半固态铝合金汽车零件，此外亦开始生产 Alfa Romeo 156 之悬吊系统零件。该公司所生产之引擎支架，以每日超过 2000 件之数量供应 Fiat Punto 车系 8 与 16S 系列，在意大利 Florence 及法国南部 Peillon 两地则生产 Peugeot 206 车系之引擎支架零件。图 3 为 Stampal 公司之 半固态成形铝合金产品图例
触变成形生产铝合金汽车零组件厂商概况
资料来源：相关公司网站
半固态成形铝合金应用之最佳化
$A356 F－通常用于不需高弹性限，但遇冲击时仍保有延展性能之低压燃料 喷射油道。而高压直接燃料喷射油道之出现，将是未来之另类选择。 $A356 T5－用于 Renault Avantime 新车系之车架接头，因为具有中等弹性
Accy Drive Bracket
传动轴
O
Engine Air Cool Hsng 冷气压缩机外壳、
Gearshift Housing 变速箱机架
Timing Gear Cover 调速机架
Clutch Housing 煞 车泵
Fan Clutch 煞车风 扇
Water Pump Hsng 水泵
Oil Pump Hsng 油 泵
率小于 50％。可进行固相率对成型特性及机械性能的影响研究，从而确 定合适的成形固相率。
3.制程控制及设备自动化。 4.半固态成形的数值模拟－Pechiney 铝业公司、CISI 与 ESI/PSI 研发了 PAM
CAST SIMULOR 软件，应用于触变成形，已被众多厂家采用，作为射铸 成型之参数最佳化之辅助工具。
We b e r
意大利 喷射油道（1993 年投产）
Magneti Marelli
意大利 喷射油道
Alusuisse Singen
德国 悬吊系统(A356、A357)
Buhler
瑞士 悬吊系统、自行车曲轴外套（1993 年投产）
Lucas
英国 煞车系统
Speed Star Wheel
日本
铝轮圈（重约 5Kg）
（三）日本 于80年代后期，由基础技术研究促进中心和钢铁、非铁及重工业等民间18
家公司出资组建了首家流变技术公司（Rheotech），开展了半固态金属成形的基 础研究，于1994年完成此项计划并开始量产，如日本的Speed Star Wheel公司已 经利用半固态锻造技术生产铝合金轮圈，其重量比传统铸造品最多可减轻20﹪。
铝镁合金半固态成形应用现况与展望 二

半固态成形厂商及应用现况 目前全球使用半固态铸造制程的厂家约有 70 家，主要是集中在北美（33
家）和欧洲（24 家）；亚洲的应用仍很少，只有 7 家左右，特别是日本，这方面 的技术落后欧美许多。半固态成形之产量以铝合金占绝大多数，其中又以汽车零 件为最大宗，主要有：悬吊系统、煞车系统、转向系统、传动系统、燃油系统、 空调系统、活塞、摇臂、轮圈等，这些产品的特色是：性能要求高、形状复杂、 可节省后续加工等，而且是大量生产， 并已应用于 Ford、Chrysler、Volvo、BMW、 .FDFEFT Benz、Fiat、Audi 等世界名牌轿车上。表 2 为一些触变成形生产汽车零 组件厂商及其产品概况，列举说明如下：
Automotive Magnesium Components 汽孛镁合金零件
Component 汽车零 组
Cylinder Hd. Cover 汽缸头 CHC Oil Baffle Plate 油檔板 Man. Trans Housing 手动变速箱零件 Auto Trans Housing 自动变速箱零件 4 WD Transfer Case 4WD 变速箱零件
3.意大利的 MM 公司(Magneti Marelli)亦在欧洲及巴西两地生产数量可观的 喷射油道，日产 2500 件，计划在 2000 年达到日产 7500 件。
4.Alusuisse Singen 公司触变铸造产品主要为悬吊系统零件，员工有 2100 人， 年开始提供 .FDFEFT Benz 车系之支撑臂与三角架。DaimlerChrysler 公司的 3.7/4.7L 卡车亦使用半固态铝合金铸造活塞零件，材质是 A390，重量减轻了 11 ﹪。
公司 Alumax
HMM AEMP
国家 美国
美国 美国
产品名称
铝轮圈、煞车总泵、冷气压缩机外壳、活塞、 摇臂支架、汽缸头。
悬吊系统、变速箱零件、车架接头
喷 射 油 道 、 煞 车 总 泵 、 引 擎 /变 速 箱 支 架 、 正 时皮带紧张轮、摇臂支架底座
Stampal S.p.A.
意大利 转向节、喷射油道、齿轮油箱、摇臂、引擎 支架、悬吊系统、车架接头。
至于镁合金触变成形，目前全球约有 40 余种用于汽车 3C 及其它产品的镁 合金标准制品，铸件单重为 23.5g~5kg，壁厚 0.5~20 ㎜，废料重新研碎后 100﹪ 循环使用。镁合金触变成形在日本主要应用于生产 3C 产品壳件，汽车零件方面 正在开发中。。北美方面，1995 年 Thixomat 公司的子公司－Lindberg 已采用半固 态射铸，为一些汽车公司生产了 50 余万件的镁合金铸件，使用了约 100 吨的原 料。而加拿大 THIXOTECH 公司亦生产排文件杆等零件，用于美国福特 4 轮传 动车-Explorer 上，射铸平均固相率 10-20﹪。
2.AEMP 公司－铝合金煞车总泵年产量达 240 万件，喷射油道也有 100 万件
(A)
(B)
(C)
(D)
图1. AEMP公司之半固态成形铝合金产品：(A)引擎/变速箱支架；(B)上：正时皮带 紧张轮，下：摇臂支架底座；(C) 煞车总泵；(D)喷射油道 资料来源：AEMP 公司
3.HMM 公司(Hot Metal Molding)于 1995 年开始量产半固态铝合金零件，擅长生 产多孔穴小型零件，员工有 80 人，日产 16,000 件汽车及电力设备零件。除生产 通用汽车公司的零件(A356-T6)外，主要客户尚有 Delphi、JCI、TRW、Hayes Brake、 INA Corp 及 Tecumseh Products 等。
Cooling Fan 冷却风 扇
Wheels 轮圈
Electric Mtr. Housing
O = Production (生产)
X
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