半固态合金熔体直接压铸技术
半固态压铸工艺
半固态压铸工艺
嘿，你知道吗，有一种超厉害的工艺，叫做半固态压铸工艺。
我记得有一次去参观一家工厂，就亲眼看到了这个工艺的神奇之处。
当时我走进车间，就被各种机器设备吸引住了。
然后就看到工人们正忙碌地操作着，在一个区域，他们正把一些金属材料放进一个特殊的装置里，这就是半固态压铸的设备啦。
只见那些金属材料在里面经过一系列处理后，慢慢变成了一种很奇特的状态，有点像软软的面团，但又不完全是。
接着，这些处于半固态的金属就被准确地注入到模具中，然后经过压铸，不一会儿，一个个形状精美的零件就出来啦！我当时就特别惊讶，原来这些我们生活中用到的好多东西都是通过这样的工艺制造出来的呀。
这个半固态压铸工艺可真不简单呢！它能让金属材料在半固态的状态下更好地成型，生产出来的东西质量更好，也更耐用。
而且它还很高效，能大大提高生产的速度。
就好像一个神奇的魔法师，把那些普通的金属变成了各种各样有用的宝贝。
哎呀呀，这就是半固态压铸工艺啦，是不是很有意思呀！真的是一种超级实用又厉害的工艺呢！。
半固态铝合金压铸件通用技术条件
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镁合金半固态压铸技术
镁合金半固态压铸技术哎呀，说起这个镁合金半固态压铸技术啊，我可得好好跟你唠唠。
这玩意儿，听起来挺高大上的，其实呢，就是把镁合金这种轻飘飘的材料，通过一种特殊的压铸方法，做成各种形状的零件。
这技术，可真是个好东西，轻巧、结实，用在汽车、飞机上，那可是能减轻重量，提高燃油效率的。
记得有一次，我去参观了一个工厂，那里面就用了这种技术。
一进门，就看到一排排的机器，轰隆隆地响个不停。
我心想，这得是多复杂的工艺啊。
结果，你猜怎么着？其实这技术说起来也不难，就是把熔化的镁合金，冷却到半固态的状态，然后压铸成型。
我看着那些工人，他们操作着机器，把熔化的镁合金倒进模具里。
那镁合金，一开始是液体，亮晶晶的，像水一样流动。
但是，等它冷却到半固态，就变得有点像果冻，软软的，但又有一定的形状。
这时候，机器一压，嘿，那镁合金就乖乖地变成了想要的形状。
我还记得，那个工厂的师傅跟我说，这种技术的好处可多了。
首先，它做出来的零件，质量轻，强度高，用在汽车上，能减轻车重，提高燃油效率。
其次，这种压铸技术，生产效率高，成本也低，对环境的影响也小。
你看，这技术，既环保又经济，多好啊。
我在那工厂里转悠了半天，看着那些工人忙碌的身影，听着机器的轰鸣声，心里有种说不出的感慨。
这技术，虽然听起来复杂，但其实，它就是把简单的物理原理，用到了极致。
把熔化的金属，冷却，压铸，就成了我们生活中不可或缺的零件。
最后，我离开工厂的时候，回头望了望那些还在忙碌的机器，心里想，这镁合金半固态压铸技术，真是个了不起的发明。
它不仅让我们的生活更加便捷，还让我们的环境更加美好。
这技术，虽然不起眼，但却是现代工业的一颗璀璨明珠啊。
铝合金半固态压铸成形过程的模拟
成明显的温度梯度。
凝固过程
随着温度的下降，铝合金逐渐凝固， 凝固顺序与温度分布密切相关。
热节与冷隔
在温度场模拟中，可以发现热节 （局部高温区域）和冷隔（局部低 温区域）现象，这些区域对铸件质 量有重要影响。
流场模拟结果分析
充填过程
流动前沿与流动末端
本研究成果有助于推动铝合金半固态压铸技术的发展，提 高其在工业生产中的应用水平，促进相关产业的进步。
未来研究方向与展望
01
完善模拟方法，提高 模拟精度
未来可以进一步完善铝合金半固态压 铸成形过程的模拟方法，提高模拟精 度和效率，以更好地指导实际生产。
02
拓展应用领域，探索 新工艺
可以探索将铝合金半固态压铸技术应 用于更多领域，如航空航天、汽车制 造等，并研究新工艺，以满足不同领 域的需求。
成形精度高
半固态铝合金具有良好的流动性和触 变性，能够精确填充模具型腔，减少 飞边和毛刺等缺陷，提高零件的成形 精度。
组织性能好
半固态铝合金在成形过程中经历了固 液共存状态，有利于晶粒细化和均匀 化，提高材料的力学性能和耐蚀性。
铝合金半固态压铸成形技术原理及特点
生产效率高
铝合金半固态压铸成形技术具有 高效、自动化的特点，可大幅缩 短生产周期和降低成本，适用于 大规模生产。
优化后工艺参数的确定
1 2
综合评估
根据正交试验、数值模拟和人工智能算法的分析 结果，综合评估各工艺参数对成形质量的影响， 确定最优工艺参数组合。
实验验证
通过实际压铸实验对优化后的工艺参数进行验证， 确保优化结果的准确性和可靠性。
3
参数调整
在实际生产过程中，根据设备状况、原材料批次 等因素对工艺参数进行适当调整，以保证生产稳 定性和产品质量的稳定性。
一种半固态压铸铝合金及制备半固态压铸铝合金铸件的方法
一种半固态压铸铝合金及制备半固态压铸铝合金铸件的方法
一种半固态压铸铝合金是以铝及其合金为原料，通过湿法压铸或者半固态压铸的形式加工而成的一种金属材料。
由于它的物理性能良好，易于加工和表面处理，是经济的制造材料。
制备半固态压铸铝合金铸件的方法：
1、准备原料和压铸模具：根据不同的尺寸，准备足够多的原料，并根据要求准备相应的压铸模具。
2、加工：将原料加工成所需尺寸的形状，然后将其放入压铸模具中，加热到适宜的温度。
3、压铸：将加热后的原料以一定的压力和速度压入模具中，使原料形成所需的形状和尺寸。
4、冷却：将压铸完成的铸件放入水中进行冷却，使其快速冷却，保证铸件的尺寸精度。
5、粗加工：将冷却后的铸件取出，对其进行粗加工，如锉削、钻孔等，使其符合要求的尺寸。
6、细加工：对粗加工完的铸件进行细加工，如打磨、拋光等，使其表面光滑，达到预期的效果。
【VIP专享】半固态压铸资料
半固态压铸资料半固态连铸技术经济分析与研究进展1 半固态连铸的技术特征及经济分析半固态连铸又称连续流变铸造，是根据材料流变学原理生产铸坯的新技术。
其本质特征是进入结晶器的熔体为固相具有非枝晶特征的固液共存混合物。
1.1 半固态连铸与普通连铸的比较1.2 半固态连铸的几个专业术语文献中经常遇到的有关半固态连铸的术语有：浆料——含有一定比例固相的固液两相混合物。
制浆室——用来制备半固态浆料的装置或容器。
拉速——单位时间内拉出的坯料重量或长度。
它是半固态连铸生产率的度量。
非枝晶化——枝晶组织向非枝晶组织转化的过程。
临界固相分数——在一定的切变条件下，浆料能够流动的最大固相分数。
当固相分数超过该值时，半固态浆料就会像固体一样不能流动。
1.3 经济分析采用相对比较法分析半固态连铸的经济性。
表1为半固态连铸与普通连铸的费用比较。
由于半固态连铸的浇注温度较低,其熔炼费用低于普通连铸;但半固态连铸投资大于普通连铸,设备折旧费较高;且须加热和搅拌制浆室中的熔体,浇注费用较高;其操作环节较多,生产率较低,工资及福利费用也较高。
总体来看,半固态连铸的费用高于普通连铸。
2 半固态连铸技术的现状2.1 国内外半固态连铸设备的研究开发现状半固态连铸的技术关键有三个：首先，浆料制备必须使枝晶转变为非枝晶，以保证半固态浆料在高固相分数条件下仍具有足够流动性；其次，半固态连铸须外加切应力作用，因此半固态浆料的流变充型是另一个不可忽视的技术关键；第三,必须避免出现拉漏或拉断现象，以保证半固态连铸生产过程稳定性。
围绕上述技术关键，人们进行了大量研究，开发了多种实用技术。
仅半固态浆料制备技术就不下十余种。
每种技术都有各自的优缺点。
例如：目前最通用的非接触式电磁搅拌法具有不污染合金、便于自动控制等优点,但它难以制备高固相分数的浆料;接触式机械搅拌法具有设备简单、投资少、易上马等优点但存在搅拌棒损耗严重且污染合金熔体、搅拌不均匀、难用于黑色金属等缺点;超声波法也是一种非接触搅拌技术,但它需要配置大功率设备才能达到理想效果;振动法也存在要求功率大、设备复杂等缺点熔体热处理法(循环等温法)虽具有晶粒圆整度高均匀度好的优点,但生产率低,且难以用于大尺寸锭料;预变形法(应变诱发熔体激活法)能获得组织合格的坯料,但工艺流程长,生产成本高,只适用于塑性材料;机械剪断急冷法(ＳＣＲ)的优点是晶粒细小(60μｍ)、生产率高、易控制,但设备寿命短,氧化严重,铸坯困难;喷射沉积法在国内某些实验室已有应用,所得坯料晶粒细小(60μｍ)、质量稳定,但难以批量生产;由ＦｌｅｍｉｎｇｓＭＣ发明并申请了日本专利的电脉冲法适用于各种合金,所得坯料晶粒小于60μｍ,但该法要求高电压大电流放电操作,需要特殊的供电设备,目前还未见工业试验报道。
半固态铸造工艺应用
半固态铸造工艺应用半固态铸造工艺是指在金属熔体中掺入半固态剂，通过特定的工艺条件，使金属熔体部分凝固成半固态状态，再进行铸造制造。
半固态铸造有着许多优点，例如成形良好、缩短加工周期、提高产品性能等。
以下将从原理、工艺、优缺点和应用等方面介绍半固态铸造。
一、原理半固态铸造工艺的原理在于铸造时将金属熔体掺入半固态剂，控制好半固态熔体的比例和凝固温度，使其部分凝固成良好的半固态状态。
半固态状态下的金属材料不仅具有良好的流动性，而且还具有较高的塑性和较小的收缩率，使得铸件成形更加均匀、精准。
二、工艺1、原料准备：将金属熔体和半固态剂按比例配制，控制好加热和冷却的速度。
2、熔体搅拌：在混合后的金属熔体中通过机械搅拌或气体喷吹等方式来控制其凝固和防止熔化。
3、控制温度：控制金属熔体的加热温度和冷却温度，使其快速凝固成为良好的半固态熔体，保持其流动性。
4、铸造：将半固态熔体注入模型中进行铸造，在适当的时间内完成金属熔体的凝固和冷却，取出铸件进行二次加工或直接使用。
三、优缺点1、优点：半固态铸造工艺可以有效提高铸件的成形精度和表面质量，并且能够缩短加工周期，提高产品的性能和使用寿命。
2、缺点：半固态铸造需要专业的设备和技术支持，在操作过程中需要精密控制温度和时间，成本较高。
四、应用由于半固态铸造具有许多优势，因此在航空、汽车、轨道交通、电力等重要领域的应用越来越多。
例如，航空设备制造中常采用半固态铸造工艺生产复杂形状的铝合金零部件，可以大大提高飞机的动力性能；汽车制造中，半固态铸造可用于生产大型铝制汽车零部件，如发动机缸体和曲轴；轨道交通制造方面，半固态铸造可用于生产高速列车的车架、车身等零部件，提高列车的运行速度和安全性。
综上所述，半固态铸造工艺具有成形精度高、减少加工周期、提高产品性能等优点，在各大领域的应用前景广阔。
同时，我们也要认识到半固态铸造存在一些技术难度，需要专业人士的支持和掌握。
我们期待半固态铸造技术的不断发展和改进，为我们的工业制造业带来更多的机遇和挑战。
半固态压铸工艺介绍
半固态压铸工艺介绍篇一：半固态压铸工艺介绍嘿，今天咱们来唠唠这个半固态压铸工艺，这玩意儿可有点意思呢。
先来说说啥是半固态压铸工艺吧。
简单来讲，就像是把金属变成一种半固体半液体的“糊糊”状态，然后再把这个“糊糊”压到模具里，最后就得到了想要的零件。
这就好比你做蛋糕的时候，把面糊倒进模具里，不过这个可比做蛋糕复杂多了，也高端多了。
我第一次听说这个工艺的时候，心里就想：“这是啥神奇的操作？”后来了解了一下，发现它还真有不少优点。
比如说，它能让生产出来的零件质量更好。
为啥呢？因为这种半固态的金属在压铸的时候，就像是一群听话的小士兵，能够更均匀地填充模具的各个角落，不会像传统液态压铸那样，这儿鼓个包，那儿缺一块的。
就好像你盖房子，用半固态的材料就像是用精心切割好的砖头，一块一块严丝合缝地砌起来，而液态压铸可能就像用一些形状不规则的泥巴，盖出来的房子肯定不那么结实、好看。
再说说这个工艺的应用范围。
哎呀，那可广了去了。
汽车制造行业里就经常用到。
你想啊，汽车上那么多零件，像发动机的一些部件啊，用半固态压铸工艺生产出来的，质量杠杠的，就像给汽车的心脏穿上了一层坚实的铠甲。
也许有人会问：“那其他行业呢？”我跟你说，电子设备、航空航天领域也有它的身影。
在航空航天领域，那些零件的要求可高了，容不得一点差错。
半固态压铸工艺就像是一个得力的助手，能制造出符合高标准的零件。
不过呢，这半固态压铸工艺也不是完美无缺的。
它的设备啊，比较复杂，成本也高。
这就像你想买一个高级的电子产品，功能是很强大，但是价格也让你有点肉疼。
而且这个工艺对操作人员的要求也比较高，就像开飞机，不是随便谁都能上去开的，得经过专业训练才行。
我还听说过一个故事呢。
有个小工厂，想尝试用半固态压铸工艺来提高产品质量，结果刚开始的时候，状况百出。
设备老是出故障，工人也不太会操作。
就像一个新手厨师，拿到了高级的厨具，却不知道怎么用。
但是他们没有放弃，经过不断地学习和改进，最后终于成功了。
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东北大学通过对Ｙ１１２铝合金的研究表明，该合金 的半固态流变压铸成形件比坯料二次重熔压铸成型所 得工件具有更高的硬度［１］。
收稿日期：２００５－ １０－ １４收到初稿，２００５－ １１－ ０７收到修订稿。 作者简介：张琳 （１９８２－ ），女，北京人，硕士研究生，研究方向为半固态压铸成型。Ｅ－ｍａｉｌ：ｍｉｃｈｅｌｌｅ１７８９＠１２６．ｃｏｍ
整个压铸过程分为四个阶段，即慢速封口、熔体 堆聚、浆料填充及保压阶段。目前国内外的相关研究 多集中在压射比压上 （即充型阶段）。
华中科技大学肖泽辉等人通过对ＡＺ９１Ｄ镁合金的 半固态熔体直接压铸技术的研究，认为对所成形薄壁 零件，压射压力应选择４０～５０ ＭＰａ［８］。对最后的保压阶 段是否需要增压保压以及该增压值确定的理论依据尚 未见报道，但是保压阶段比压值与保压时间直接关系 到压铸件最后的性能，因此应当加以重视。
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Ａｐｒ． ２００６ Ｖｏｌ．５５ Ｎｏ．４
铸造
ＦＯＵＮＤＲＹ
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半固态合金熔体直接压铸技术
张 琳，邢书明，刘 文，张密兰
（北京交通大学机械与电子控制工程学院，北京 １０００４４）
摘要：分析了半固态合金熔体直接压铸技术的特点及优势后指出，控制半固态压铸件性能的关键性技术是半固态熔体
北京交通大学邢书明教授提出的双结晶器技术 （专 利 ＺＬ００２５４０４２．８）、 活 化 容 器 制 浆 技 术 （专 利 ＺＬ０３１５３４００．７） 和北京科技大学毛卫民等人提出的两 段式电磁搅拌制浆流变铸造系统［３］，从深层次考虑，都 可看成是利用了变质处理、低过热度浇注法、电磁搅 拌法及等温热处理法的原理复合出的一种新型浆料制 备方法。根据试验结果，发现确实比单一电磁搅拌法 更有效地控制了形核生长，并得到了组织较为优异的 半固态浆料。 ２．２ 半固态熔体的定量浇注
现有半固态熔体的制备方法主要包括搅拌型与非 搅拌型两大类。搅拌型制备方法依然以电磁搅拌为主， 试 验 中 采 取 机 械 搅 拌 ， 其 制 备 时 间 一 般 都 不 少 于１ ｍｉｎ；非搅拌型制备方法包括几种新型方法，如超声振 动法、低过热度浇注法、紊流效应法、斜坡法等。这 些方法制备速度较快，但如何用于批量生产中还需要 进一步研究［２］。
Ｐ ｒｅ ｓ ｅ ｎｔ Ｓ ｔａ ｔｕｓ ａ ｎｄ Ｐ ｒｏｓ ｐｅ ｃｔ ｉｎ Ｄｅ ｖｅ ｌｏｐｍｅ ｎｔ ｏｆ
Ｓ ｅ ｍｉ－ｓ ｏｌｉｄ Ｒｈｅ ｏ－ｄｉｅ －ｃａ ｓ ｔｉｎｇ Ｔｅ ｃｈｎｉｑｕｅ
ＺＨＡＮＧ Ｌｉｎ， ＸＩＮＧ Ｓ ｈｕ－ｍｉｎｇ， ＬＩＵ Ｗｅ ｎ， ＺＨＡＮＧ Ｍｉ－ｌａ ｎ （Ｓ ｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅ ｃｈａ ｎｉｃａ ｌ， Ｅｌｅ ｃｔｒｏｎｉｃ ａ ｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｅｎｇｉｎｅ ｅ ｒｉｎｇ， Ｂｅ ｉｊｉｎｇ Ｊ ｉａ ｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅ ｒｓ ｉｔｙ， Ｂｅ ｉｊｉｎｇ
现阶段国内外研究一般都是关于充型速度即第三 阶段速度的选择，而对于慢压射速度的选取一直未做 进一步的分析。要想得到充型完整、内部没有卷气或 夹渣等缺陷较少的压铸件，最慢压射速度的选择控制 无疑是一个较重要的环节。该工艺参数的选择主要与 合金熔体复杂的运动状态相关。其作用是使半固态熔 体在冲头前端堆聚并不产生跳跃波且不能从前端剥离， 因此该过程要求冲头的临界速度必须大于熔体波的速 度，即最慢压射速度。 ２．４ 压室内壁凝固层的影响
压铸是在充型和凝固过程施加压力。半固态压铸 技术既继承了压铸这一本质特点，同时又兼具半固态 技术的优势，并以一种独特的方式应用于工业化生产 中。目前半固态压铸技术已在美国、日本、法国、意 大利等国家获得了工业应用，在我国也已有工业化应 用的趋势。
根据原料来源不同，半固态压铸分为半固态熔体 直接压铸和坯料二次重熔压铸两种。在较长时期内， 坯料二次重熔压铸将占有绝对优势。但近年来，半固 态熔体直接压铸也正在成为普遍关注的热点。
快速制备技术、定量浇注、浇注系统设计和工艺参数的优化设计。这些关键技术目前并没有完全解决，限制了这一新 技术的工业应用。本文通过理论分析并根据试验研究结果，提出了解决这些问题的技术途径。
关键词：半固态熔体；直接压铸；关键技术；现状；发展前景 中图分类号：ＴＧ２４９．９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１－ ４９７７ （２００６） ０４－ ０３２３－ ０４
电磁泵定量浇注在铝合金普通压铸和低压铸造中 获得了广泛应用［６］，但在半固态合金熔体直接压铸中， 由于合金熔体的黏度大，流变抗力大，电磁泵定量浇 注很难可靠稳定地工作。对于高熔点合金，电磁泵定 量浇注几乎是不可能的。因此，定量浇注是半固态合 金熔体直接压铸中又一个限制环节。如何突破这一限 制环节，目前还没有公认的可行方法。在定量浇注技 术没有取得突破之前，只能采取加大余料的方法来适 应定量不准的现状。对于半固态流变浆料的定量浇注 问题还有待进一步研究。 ２．３ 工艺参数优化设计
铸造
张琳等：半固态合金熔体直接压铸技术
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验验证。半固态熔体直接压铸要求浆料处于层流状态， 充型速度可根据雷诺流动判据、流动的连续性以及不 可压缩原理进行预估，以指导试验参数的确定。如北 京交通大学半固态成型中心通过对Ａ３５６铝合金化油器 本体的半固态熔体直接压铸研究，确定出压射速度为 ２～４ ｍ／ｓ较优［９］；而第二种方法碰到的主要问题是半固 态合金熔体的非牛顿特性，使模拟模型的建立难度很 大。
（２） 充型速度与慢压射速度 压射速度也是直接 决定制件性能的主要工艺参数。典型的半固态熔体直 接压铸过程，充型分为三个阶段：冲头运动至封闭浇 料口、冲头慢速堆聚熔融浆料及最后的快速充型。一 直以来，冲型速度的确定及影响规律都是一个研究重 点。现有关于工艺参数的研究方法主要分为两种：一 是根据理论分析划出范围，再通过试验及结果分析确 定最优值；二是采取模拟手段确定最优值，再通过实
与半固态坯料二次重熔后进行压铸成型相比，半 固态合金熔体直接压铸成型在工业应用上，成本要小 得多。在工艺流程上，坯料二次重熔成型首先必须获 得具有非枝晶组织的合金坯锭，才能进行后续的压铸 成型，而半固态合金熔体直接压铸成型无需进行坯料 的制备即可压铸成型。最终，二者目的都是通过稳定 的工艺，获得具有较高性能的压铸件。所以在工艺上， 半固态合金熔体直接压铸成型比坯料二次重熔压铸成 型能更有效地节约能源，降低了成本，且工艺流程缩 短，生产效率得到了提高。
１ 半固态熔体直接压铸技术的特点
半固态熔体直接压铸就是将熔炼好的合金液在其 液相线与固相线温度范围进行必要的凝固控制，得到 含有非枝晶固相的半固态熔体，并将其直接送入压铸 机压室内成型。其工艺过程主要分为三部分：合金料 的熔化，半固态熔体的制备与浇注，以及压铸成型。 与传统压铸的区别在于工艺流程中增加了一个半固态 熔体的制备环节。半固态合金熔体中，固相不是通常 的枝晶，而是细小的非枝晶。这种固液混合物具有优
半固态合金熔体直接压铸与半固态坯料二次重熔 压铸相比，前者最大的难点在于半固态熔体的定量浇 注。后者可以通过具有固定体积形状的半固态坯料加 以控制，在加热前即可准确下料，二次加热后达到半 固态温度时，因其宾汉体特性又可进行整体转移。但 在半固态合金熔体直接压铸中，半固态合金熔体一直 处在运动剪切状态中，没有固定的形状，难以把握浇 入量。对于浇注量的控制，还主要在于对体积流量或
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ＦＯＵＮＤＲＹ
Ａｐｒ． ２００６ Ｖｏｌ．５５ Ｎｏ．４
２ 半固态合金熔体直接压铸关键技术 分析