流变铸造

新的成形工艺

镁合金半固态流变铸造与注射成形在经济技术上的制约因素半固态流变铸造与注射成形技术是一种新的成形工艺，从纯技术的角度看，这两种工艺都可具有一定的先进性。

简介

有人更将半固态加工的流变注射成形工艺，作为解决镁合金易燃的一种成功实施例介绍给国人，但这两种工艺在经济与技术上的制约因素并未为人所注意，工业化的推广，或许就受制于这方面。

经济因素

对压铸工艺有所了解的人员都有一个感性认识，就是不同投影面积的压铸件，需要不同吨位锁模力的压铸机生产。有人作过统计，现时普通压铸机的“可压铸投影面积”，只是其工作台内柱面积的3.5%--17%，压铸机的最大压射充型比压已达到120MPa以上。

要实现半固态流变铸造与注射成形技术，这个充型比压还要进一步提高。从工艺技术原理上，进一步提高充型比压并无不妥之处，只是这时设备可生产毛坯的投影面积就更低了，低到一个几乎不能使人接受的极限了！

该两项技术的经济性应该成为必须注意与考虑的问题，因为从生产设备的价值看，注射充型比压提高50%，毛坯的生产成本最低也会提高50%。越是大型的设备，生产成本提高的比率趋向更高。

技术因素

用普通压铸机进行铝合金的半固态流变铸造（注射成形），我们手头还没有更多的充型比压的资料数据。但有一点是肯定的，这就是半固态加工时所需的充型比压远比纯液态压铸的充型比压高，并且毛坯越是复杂，汤料在流道上的温度损失越大，在有效充填成形上甚至会变得不可能。为什么会这样？因为半固态加工的充型，并不遵守帕斯卡定律，充型的压强并不能有效“转弯”，并不能有效传递到半固态桨料的每一个点，它的“压强损失”非常之大。就偏心充型与中心充型来说，两者的差异就已经很大了。如提高半固态桨料的临界温度，恐怕又失去了半固态加工的实质意义，这确是一对很难调和的矛盾。

不要小看这个“不大”的技术问题，或许就是这一点，不但从经济上使得半固态加工的注射成形变得没有实用性，特别是偏心充型方式对毛坯成形结构种类的限制，充型压强的直线下降，使得一些很简单的毛坯，其基本充型都不能完成，造成其工艺的可行性都成了问题。

所以，建议希望购买这类外国设备的国内厂家，高度注意这个问题。不然，设备买回来了，经济上的账还好算，工艺“细节”上对这项工艺的可行性制约，就是一个大问题了。

发展变化

“开式半固态触变铸造”可描述为“正向冲头挤压式半固态触变铸造”，它的技术工艺性与经济性，超越不了用四柱液压机进行的传统液态模锻（熔汤锻造）工艺。与“开式（正向冲头挤压）半固态触变铸造”工艺相比，半固态流变注射成形工艺的实现方式更不具有优势，相信还是一个死胡同。走出这个死胡同，还得找到一项对这两项工艺实现超越的工艺，这就是连铸连锻技术。

连铸连锻的工艺原理很简单，算不上什么新鲜的东西，只是用什么方式能更好地实现，倒是一个大难题。国内一项名为“挤压压铸模锻（简称‘压铸模锻’）”的发明专利技术，是一项将压铸机与液压机合二为一的装备技术，可生产结构最复杂的液态模锻（熔汤锻造）件。

有一项参数值得好好记住：对于铝合金液态模锻（熔汤锻造）毛坯来说，要实现不产生缩孔缩松缺陷，其模锻补缩比压的理论值是60MPa左右，这个数值，约为普通压铸工艺最大充型比压的50%。也就是说，采用压铸模锻的工艺，可生产的毛坯投影面积比压铸工艺大一倍。

流变铸造法

流变铸造法(新MIT法) 又称为“旋转冷却针法(SpinningCold Finger)是由MIT的Flemings 等提出的，Idrpince 有限公司获得这项技术专利。由于其设备简单，操作方便，这项技术在流变铸造中得到应用。MIT 最近的实验研究认为，影响形成非枝晶半固态浆料的重要因素是合金的快速冷却和热传导。采用新MIT法，在一定的搅拌速度下，搅拌时间为2s,就能获得适合半固态加工的非枝晶组织，进一步提高搅拌速度对产生球形晶粒没有太大影响。当合金温度低于液相线温度时，搅拌对最终的微观组织没有太大影响，只是利用搅拌消除过热，引起合金形核固化，而容器壁和浇注热传导(对流)起很大作用，基于这一点，MIT改进的流变铸造是在快速热释放的同时进行搅拌。

制造工艺

工艺过程：用带有冷却作用的搅拌器插人温度在液相线温度以上几度的合金熔液中进行搅拌，搅拌数秒后，熔体温度降低到对应只有几个固相百分数的温度时，将搅拌器取出，将合金静止在半固态区间，进行短时间缓慢冷却或保持在绝热状态。合金在液相线温度以下，由于搅拌和冷却的共同作用，导致熔体体积中合金晶粒的过冷形核产生，而且固相合金晶粒在熔体中分布均匀，然后迅速冷却合金熔体，就能获得较理想的半固态浆料。

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