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伊之密半固態應用在汽車、通訊領域取得突破

作者:liubin | 點擊: | 來源:liubin
1908
2021
【青島塑料展】半固態壓鑄成型技術是指鋁合金在由液態向固態凝固的過程中,溫度降至液相線和固相線之間(固液兩相區)時,通過施加一定外界影響方式,使鋁合金的顯微組織呈為一種液相包圍球狀固相的組織,在此溫度區間內,鋁合金既可以像固體一樣具有一定固定形狀,也可以在受到輕微的外力擠壓后輕易流動,并利用鋁合金在這種狀態下進行壓鑄成型的工藝。...

1引言

 

半固態壓鑄成型技術是指鋁合金在由液態向固態凝固的過程中,溫度降至液相線和固相線之間(固液兩相區)時,通過施加一定外界影響方式,使鋁合金的顯微組織呈為一種液相包圍球狀固相的組織,在此溫度區間內,鋁合金既可以像固體一樣具有一定固定形狀,也可以在受到輕微的外力擠壓后輕易流動,并利用鋁合金在這種狀態下進行壓鑄成型的工藝。

 

固態成型技術始創于20世紀70年代美國麻省理工學院,經過40多年的發展,目前在北美、歐洲、日本、韓國等發達國家已經趨于成熟并得到工業界認可,逐漸廣泛應用于汽車、摩托車、自行車、工程機械和電子產品等領域高端零部件制備生產。我國半固態壓鑄成型技術研發始于“九五”期間,經過20多年發展,目前理論研究比較深入,但仍處于中試生產階段,尚未實現大規模的工業化生產。伊之密于2020年開始與福建瑞沃康普一起從事半固態壓鑄成型方面研究,并在汽車、通訊等行業實現了很大突破。

 

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鋁合金半固態溫度區間:590-610℃

 

 

2技術優勢

 

半固態壓鑄成型技術和傳統壓鑄工藝相比,其優勢主要有體現在以下幾方面:

 

 1、半固態壓鑄成型工藝可以有效控制鑄件內部氣孔缺陷含量。在流動過程中,半固態金屬呈現出有序、可控的宏觀流動狀態。利用這一特性,可以使金屬流體按設計順序有序充填金屬模具型腔,將型腔空氣推至型腔末端,最后通過排氣槽排出,避免了型腔氣體的卷入,減少氣孔缺陷,提高鑄件的致密性。

 

2、半固態壓鑄成型還可以有效控制鑄件內部縮孔缺陷含量。金屬從液態凝固到固態,需要經歷液態收縮和凝固收縮兩個體積收縮過程,從半固態凝固到固態,僅需要經歷凝固收縮一個體積收縮過程。與液態金屬相比,半固態金屬在凝固過程中的體積收縮率較小。在自然凝固的條件下,同等體積的半固態金屬產生的縮孔體積要比液態金屬少。

 

3、半固態壓鑄成型還能有效減少鑄件的熱裂傾向。熱裂產生的根源是合金在凝固過程產生的內應力,半固態壓鑄成型技術,消除了枝晶搭接產生的內應力,同時減小合金收縮量,從而減小熱裂的發生傾向。

 

4、 優質的半固態壓鑄成型件,由于內部氣孔率低,鑄件可進行高溫熱處理,從而可進一步提升產能,且鑄件具有良好的可焊性。半固態壓鑄成型技術也沿襲了常規壓鑄成型生產效率高的特點,非常適合大批量零部件的制備。與傳統液態鑄造零件相比,半固態壓鑄成型零件通常具有更好的力學性能。

 

3壓鑄機技術要求

 

由于半固態工藝復雜,對壓鑄機也提出了新的要求,而伊之密高性能鋁合金半固態壓射系統正好滿足鋁合金半固態工藝要求,其性能如下;

(1)勻加速壓射啟動,具有防啟動沖擊功能。

(2)壓射速度可調范圍0.05 m/s -8.0 m/s,壓射速度重復精度(穩態值)≤±0.2m/s,速度超調量≤0.2m/s,且壓射速度可分20段控制。

(3)直接設定壓射速度和閉環控制壓射速度,壓射過程自適應調節,完全實時自動控制參數調整,減少或取消操作人員更改數據。

(4)慢速(允許多段)→快速→增壓的快速切換控制,快速起始位置精度≤5mm。

(5)伺服閥最小開度控制,可靠地安全保證。

(6)功能強大清晰準確的壓射曲線顯示系統。具體包括:曲線縮放、移動和精確測量功能;歷史曲線的存儲、查詢和打印功能;標準曲線的設定和管理功能。

(7)超大的存儲空間和掉電保護應對生產的所有管理。

 

4應用案例

 

1 通訊行業的應用

 

5G AUU整機功耗和單芯片功耗是4GRUU2倍左右,從而要求單位重量散熱能力大幅增加,故在設計鋁合金殼體時只能通過改變鋁合金材料及增加散熱齒高來加大殼體散熱能力。

 

研究發現,鋁合金含硅量越低,其導熱率越高,但同時帶來鋁合金溶液流動性降低的缺點,在壓鑄填充過程中會導致翹片末端出現缺料現象,而采用鋁合金半固態壓鑄正好可以提高鋁合金溶液的流動性,提高產品質量。

 

目前在國內主要的5G殼體生產廠家中,有很多廠家已經采用鋁合金半固態工藝進行5G殼體生產,如珠海潤星泰使用伊之密4000噸壓鑄機、福建金瑞高科使用伊之密2000/3000噸壓鑄機進行殼體生產;5G產品如下圖:

 

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高翹片、極小拔模斜度、高導熱率

 

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2 汽車行業的應用

 

隨著汽車保有量的逐年提升,汽車已經成為石油的消耗主體。因此我國為應對空氣污染等問題,嚴格制定了乘用車燃料消耗量標準法則,對乘用車燃料消耗量及應對二氧化碳的排放提出了嚴格的要求。要實現節能降耗,汽車企業通過發展新能源汽車,汽車輕量化等方式進行。

 

研究表明,對于燃油車,汽車整車重量降低10%,燃油效率可提升6% -8%;整車重量降低100KG,百公里油耗可降低0.3-0.6L;對于電動車,整車重量若降低10KG,續航里程可增加2.5KM。

 

此種情況下,汽車以鋁代鋼,以鋁代鍛,鋁合金產品減重等措施實現產品輕量化已經成為一種趨勢,而鋁合金半固態壓鑄正好可以滿足產品性能要求,并能有效減少產品的內容缺陷,如減少產品的孔隙率(氣孔、縮孔缺陷)、提升產品的延伸率等;故越來越多的汽車產品正在使用鋁合金半固態工藝生產。

 

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產品重量:9 kg       用T6代替重力鑄造減少機械加工

 

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產品重量:14 kg     用T6代替重力鑄造減少機械加工

 

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產品重量:4kg     更換鑄鐵部件

 

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減少產品孔隙率

壁厚76mm

產品厚大部位無砂孔

總重15KG

800T壓鑄機

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