精 品 课 程 半固态铸造成形装备 （1）半固态触变注射成形机 其成形过程为：细块 状的镁合金从料斗加 入，在螺旋的作用下 向前推进，镁粒在前 进的过程中逐渐被加 热至半固态，并贮存 于螺旋的前端至规定 的容积后，注射缸动 作将半固态浆料压入 模具凝固成形。 触变成形(Thixomolding)由美国的Dow公司开发的，1992年由日本引入并完成成形机的研制开发。图11为Thixomolding工艺的简图，其设备由原料入料与预热装置、螺旋注射机、加热装置以及压铸机等部分组成。 6.4.2 半固态铸造成形装备 设备特点： 原料进入料斗后边加热边剪切搅拌，最后形成半固态的状态再射入模具中； 半固态浆料的固相分数可控性强，成形件质量高、性能稳定 螺旋机内密闭性好，在成形过程中不需要严格的保护性气氛进行保护，仅在投料口处用少量的Ar气保护即可。 Thixomolding成形件的特点： 表面质量和内部质量改善； 成形件尺寸精度提高； 力学性能提高； 耐蚀性提高； 可精密成形薄壁件 表2 三种镁合金采用Thixomolding和模铸成形件的力学性能比较 材料 成形方法 屈服强度/MPa 抗拉强度/MPa 伸长率/% AZ91D Thixomolding 180 299 10 模 铸 160 230 3 AM60B Thixomolding 147 278 18.8 模 铸 114 239 11.6 ZM50A Thixomolding 139 269 20 模 铸 112 232 13 （2）半固态流变注射成形机 图 流变注射成形原理示意图 1—金属液输入管 2—保温炉 3—螺杆 4—筒体 5—冷却管 6—绝热管 7—加热器 8—浆料累积腔 9—绝热层 10—射嘴 与触变注射成形不同点在于加入料为液态镁合金；在垂直安装的螺旋的搅拌作用下冷却至半固态。积累至一定量后，由注射装置注射成形。 双螺旋式半固态流变成形 图 双螺旋流变注射机原理图 1-加热元件；2-熔化炉；3-塞棒；4-缸体；5-加热元件； 6-冷却元件；7-缸体内套；8-单向阀；9-模块；10-模腔；11-加热元件；12-射压缸；13-双螺旋；14-射压活塞； 15-尾盖；16-驱动系统 工作原理： 利用双螺旋的旋转，使液态金属产生剧烈的紊流，增加切变率来达到细化晶粒，均匀成分的目的。 优点： 设备的剪切速率高，半固态颗粒细小均匀，可生产薄壁、断面复杂的零件。 缺点： 双螺旋结构存在螺杆工况差，消耗高，寿命短等问题，不适用大型零件生产。 锥桶式半固态流变成形 锥桶式半固态浆料制备与流变成形装置主要由送料装置、剪切机构、射压机构、温度控制装置(PID控制仪表)和气体保护系统组成，图16和17分别为工艺流程图和装置构造简图 图 锥桶式半固态金属制备与流变成形装置简图 轻质合金原料 熔 化 液 态 半固态浆料制备 流 变 成 形 部 件 图 锥桶式半固态金属制备 与流变成形工艺流程简图 6.4.3 半固态铸造的其它装置 1）二次加热装置 触变成形前，半固态棒料先要进行二次加热（局部重熔）。根据加工零件的质量大小精确分割经流变铸造获得的半固态金属棒料，然后在感应炉中重新加热至半固态供后续成形。二次加热的目的是：获得不同工艺所需要的固相体积分数，使半固态金属棒料中细小的枝晶碎片转化成球状结构，为触变成形创造有利条件。 6.4.3 半固态铸造的其它装置 图 一种二次加热装置的原理图 6.4.3 半固态铸造的其它装置 2）重熔程度测定装置 理论上，对于二元合金，重熔后的固相体积分数可以根据加热温度由相图计算得出。 图6-35 半固态金属重熔硬度测定装置 6.4.4 半固态铸造生产线及自动化 (1)半固态触变成形生产线 图 半固态触变成形生产线平面布置图 1-送料装置 2-立式半固态成形机 3-残渣清除装置 4-零件冷却装置 5-去毛剌机 6-后处理系统 7-集装箱包装系统 8-安全护栏 9-工业机器人 10-系统控制柜 11-机器人控制柜 精 品 课 程 2）触变挤压成形设备 图 触变挤压成形设备示意图 20世纪70年代初，美国麻省理工学院Flemings与Spencer等人发现了金属凝固过程中的特殊力学行为，根据强力搅拌半凝固金属所呈现的流变学性质．成功用搅拌方法制备出了半固态金属并进行了铸造成形，称之为流变铸造(Rheocasting)。 6.4.1 半固态铸造成形概述 利用各种凝固控制技术（强烈搅拌），使普通铸造凝固过程易形成的树枝晶被打碎而形成均匀分散的颗粒状组织形态，获得具有良好流变性的半固态浆料，并在外力作用下使其充满型腔并凝固，得到各
