压铸技术的新进展

 
楼主  收藏   举报   帖子创建时间:  2009-04-11 14:57 回复:0 关注量:334
 

[摘 要] 本文介绍了“第三届中国国际压铸会议”概况;分析了会议论文特点,对会议宣读的论文分压铸技术和生产现状、镁合金及其成形技术、铝锌合金挤压成形技术、计算机在压铸领域中的应用、压铸装备及生产管理等5个方面分别进行了综合评述,指出了压铸生产和技术的进展,简单评价了压铸技术与生产的现状。

 

继2000年成功地举办“第二届中国国际压铸会议及展览会”后,经过两年多的精心筹划和准备,由中国机械工程学会主办,全国铸造学会和沈阳工业大学联合承办的“第三届中国国际压铸会议及展览会”于2002年4月24日~4月29日在上海世博会议大酒店和新国际博览中心举行。来自中国大陆、德国、日本、瑞士、意大利、法国、美国、斯洛伐克、新加坡、中国香港和台湾地区的400余名会议代表和90余家压铸设备、压铸件和有色合金生产厂家参加了学术会议及展览会。会议出版了《第三届中国国际压铸会议论文集》,收录论文53篇。

本次国际压铸会议学术交流于2002年4月26日~4月27日在上海世博会议大酒店举行,设6个专题,分别在六个会场进行。其中“镁论坛专题”和“压铸技术现状与新进展专题”作为大会的2个主会场,宣读了16篇论文;“镁合金压铸与半固态铸造”、“铝锌合金压铸与半固态铸造”、“计算机在压铸生产中的应用”和“压铸装备及其他”等作为4个分会场的专题,宣读论文37篇。可以说本次国际压铸会议是对近几年压铸业发展状况的总结,学术论文基本反映了压铸生产的技术水平和压铸研究进展,对压铸生产和技术的进一步发展具有一定的推动作用。下面就本次国际压铸会议学术交流内容进行一下评述。

1 得到全面评价的压铸研究与生产现状

本次国际压铸会议突出特点之一是部分著名的压铸专家,比较全面地总结了近几年压铸和相关技术的发展,分析了压铸生产和市场现状,对压铸及相关产业的进一步发展和存在的问题提出了意见和建议。这对业内人士很好地了解压铸业现状,把握机遇,迎接挑战十分有益。

全国铸造学会秘书长唐玉林先生对世界各国和地区的压铸合金、压铸件、压铸设备等的产量和市场、压铸生产率等方面进行了较全面的概述,并与中国压铸业的现状进行了比较。通过6项指标比较,即压铸机总吨位、压铸机数量;生产率;ƒ技术水平;压铸业向外转移情况;市场容量;行业活动等,分析了我国压铸业的国际地位。他指出,我国的压铸业从生产效率、压铸机质量和先进技术等综合水平来看,与压铸先进国家相比还相当落后。但是,在数量上和从业人员方面我们具有一定优势;另外,压铸市场容量较大,发展空间比较充裕,近几年发展速度快,也为我们尽快接近和赶超世界先进水平提供了可能。

“入世”后中国的压铸业如何发展,是业内人士最关心的问题。上海市压铸技术协会的宋才飞先生,从压铸生产、压铸市场、压铸技术等方面的新发展,分析了“入世”后中国压铸业所面临的新形势,提出了相应的解决对策,概括出压铸发展的新思路。他指出,面临“入世”的新形势,中国的压铸业必须进行彻底改造,优化产业结构,实现企业多元化、经济规模化和生产专业化;争高向外,奋力开拓,积极扩展生存空间和发展空间;加快技术进步,实施自主开发战略;培养核心竞争实力,追求高效率和高效益;研究市场规律和经营哲理,在瞬息万变的市场竞争中争取胜利。

东南亚各国经历金融危机后,压铸业也发生了一定的变化。香港生产力促进局的姜永正先生,根据东南亚压铸业的发展和现状,分析了各种工业与压铸业的关系,以及经济形势对其的影响。结果表明,东南亚金融危机,导致东南亚各国压铸件产量的急剧下滑,但是东南亚各国通过开放新的部门来吸引外国直接投资,或使资金流动更快的方式来恢复经济。这些优惠政策为经济增长提供了机会,同时也带动了压铸业的复苏,充分说明了压铸业的发展与其他工业发展密不可分。同时,他分析指出,东南亚的压铸业继续向前发展应注意以下问题:提高本地生产的压铸机、压铸合金的质量和数量,减小对进口的依赖,提高市场竞争力;加强与其它工业的联系和争得政府的支持,建立压铸学会或协会,增强联系和交流,从而提高对国外新技术的应用水平;ƒ提高压铸件质量,使其达到国际质量标准体系要求,同时,要确立需要发展的关键性部件和技术,提高压铸件的市场竞争力;中国“入世”后,必将成为国际制造中心,大量的压铸业将移入中国大陆。为此,为了保证东南亚各国在压铸业的竞争力,必须提高压铸的生产能力,政府应该通过各种途径支持压铸新技术的研究,组织压铸企业间的联合。

挤压铸造技术发展状况也是本次会议的重点关注内容。兵器工业集团第五二研究所的齐丕骧先生,对中国挤压技术的发展和面临的挑战进行了综述和分析。他从中国挤压技术发展史、挤压铸造设备的发展、挤压铸造产品的开发、挤压铸造工艺技术的研究进展等方面,概述了中国挤压铸造的现状。这使我们看到了近些年来中国挤压铸造业取得的成绩,同时也看到了在产业化和应用方面的差距,这对我们全面认识中国挤压铸造的现状是十分有益的。同时,作者对“入世”给中国挤压铸造业带来的机遇与挑战进行了分析,指出,“入世”后随着汽车进入家庭,为挤压铝合金的应用带来了巨大的市场,同时,外国更多的汽车、家电、机械等厂商落户中国,为中国的挤压零配件提供了市场。但是,也要看到,“入世”后关税的降低,进口汽车对国产汽车将带来降价的冲击,也使挤压零配件承受降价的压力,进口挤压件势必对国产件产生巨大的竞争力;另外,“入世”后国外先进的挤压设备和技术落户中国,对国内企业也产生巨大的竞争压力。这些都是对中国挤压业的挑战。针对这种形势,作者提出了进一步发展中国挤压业的3点建议:大力扩大挤压铸造产品的市场空间,不断发展质高价廉的新产品;对落后的挤压铸造设备进行技术改造,以提高工艺稳定性及生产效率;ƒ提高技术水平,提高模具的设计及加工水平,为企业发展提供后劲。

如何正确认识液态挤压技术的发展,对该项技术水平的提高十分有益。上海大学的唐多光先生结合东芝DHXV350半热室液态挤压机技术规格、特点和应用,分析了我国挤压设备现状和常见的铸件缺陷,提出了发展我国铝合金液态挤压铸造的3点建议:改变我国普偏使用油压机进行液态挤压铸造的局面,发展符合液态挤压铸造要求的半热室、热室液态挤压机,并加强控制技术的研究和使用,从而提高我国的液态挤压铸造水平;加强液态金属挤压填充过程的理论研究为正确的挤压工艺设计提供依据;ƒ加强挤压凝固温度场的研究,以便正确设计模具的冷却、加热通道,从而保证产品质量的稳定,提高成品率。

镁合金是近几年国际上比较关注的合金材料,对镁合金的研究开发,特别是镁合金的压铸、挤压铸造、半固态加工等技术的研究更是呈现遍地开花的局面。香港生产力促进局的姜永正先生,对香港和珠江三角洲地区近几年镁压铸工业的发展情况进行了总结分析。作者认为,从1997年到2000年,这一地区的压铸机数量由几台增加到46台,而且还有继续增加的势头,说明镁压铸在这一地区具有很好的发展前景。这些压铸机主要为计算机、通讯、电子等行业生产零配件。同时,作者也分析了镁压铸业在这一地区具有发展潜力的原因:中国“入世”后具有高的和稳定的经济发展速度,为香港和珠江三角洲地区镁压铸业的发展提供了机遇;这一地区在亚洲处于良好的地理位置,为镁压铸产品的全球性运输提供了方便;ƒ该地区发达的金属加工和模具制造等基础产业,为镁压铸业结构快速调整和降低成本创造了条件;悠久的压铸历史和低的运行成本,提升了这一地区镁压铸业的竞争力。

对于镁压铸技术发展方面,清华大学的曾大本先生综述了镁合金触变注射成形技术的发展和现状,介绍了镁合金触变成形工艺、技术特点及应用。作者认为,镁合金触变注射成形技术极具发展前途,我国应把握机遇,采取建立镁合金触变注射成形原材料及产品的生产和出口基地,走产学研相结合的发展战略和对策,使我国的镁合金触变注射成形技术赶上发达国家的发展步伐,以促进整个镁合金产业的发展。上海交通大学的王益志先生也针对镁合金生产中面临的熔体表面防护问题,对现有的防护技术进行了评价。作者从镁合金熔体表面燃烧机制和防护技术的历史演变出发,介绍了现有防护技术的特点及应用,归纳出现有防护技术存在的诸多问题,其中最主要的问题是安全性、污染环境、改变镁合金力学性能等。最后,推荐两种具有创造性的防护新技术,即采用三室熔化、保温定量浇注炉系统和封闭型组合式熔化及浇注集成系统,这两种系统均具有防燃效果好、操作安全、对环境污染小等优点。

日本菱沼压铸株式会社的菱沼省三先生介绍了日本镁合金用于IT产业的情况,指出,镁合金用于移动电话和数码相机壳的市场将进一步扩大,未来的中国也是如此,而且市场会更大。菱沼省三先生还重点介绍了用于生产IT产业的镁合金压铸注意事项和新技术,以及菱沼压铸机的特点。作者认为菱沼压铸机最重要的特点是:经过加装电气加热系统和改进伺服油路系统,提升了热室压铸机的铸造能力,可实现高速无飞边压射,即减少了回收料又提高了镁压铸件质量。

2 深入发展的镁合金及其成形技术

近几年,镁合金的研究主要集中在新合金的开发和新的成形技术上,其目的是扩大镁合金的适用范围。

镁合金耐热性差是限制其应用的主要问题之一,提高耐热性可以扩大应用范围。为此,世界各国开展了大量的研究工作。目前,提高镁合金耐热性最基本的做法是向合金中添加稀土元素。沈阳工业大学的刘正先生,开展了向压铸AM50合金中添加钕元素来改善合金耐热性的研究工作,其中钕的加入量为0.471%(质量分数,下同)。研究结果表明,钕加入后,合金从室温到200°C时的力学性能均得到了改善,极限抗拉强度、屈服强度和延伸率均得到了提高,断口也呈混合断裂的特征;力学性能最佳改善出现在100°C;经对合金微观组织分析发现,钕元素加入后,合金中形成了金属间化合物Mg9Nd,并弥散分布于合金基体上,对晶界的滑移起到了抑制作用,从而产生了强化效果,使合金的高温强度得到提高。

许多镁合金压铸件使用时将承受一定的摩擦和磨损,而其磨损行为的研究工作至今却开展得相对较少。吉林大学的杨晓红女士开展了稀土镁合金磨损行为的研究工作,重点研究了AZ91D合金中加入不同量稀土元素后,对合金的摩擦系数、磨损失重及摩擦表面形貌的影响,从而确定了稀土镁合金的磨损失效形式。研究结果显示,在干摩擦的条件下,随着稀土元素加入量从0.2%增加到1.0%,合金的摩擦系数和磨损失重均依次减小,有效地延缓了从轻磨损到严重磨损的过渡。稀土元素提高镁合金磨损性能的原因主要是:稀土加入后,合金得到了强化,提高了综合性能,并提高了磨损表面氧化膜的稳定性,从而使合金的耐磨性能得到提高。

此外,沈阳工业大学的李峰先生,对挤压AZ61镁合金板热处理工艺和力学性能进行了研究。这项研究的目的是提高这种用于制造散热片的镁合金力学性能。具体做法是在200°C下对合金进行不同时间的失效处理。研究结果表明,合金的抗拉强度、屈服强度总体上是随失效时间的延长而提高,延伸率则下降;与铸态相比,屈服强度提高幅度较大,纵向提高幅度优于横向。组织分析表明,合金的晶粒并未出现拉长现象,说明在挤压过程中已发生了再结晶,产生各向异性的原因可能是挤压过程中形成的变形织构所至。这项研究为利用热处理改善变形镁合金力学性能提供了一定的借鉴。

挤压和半固态加工技术是提高镁合金制件性能的有效途径,这类技术的应用是当前的研究热点。在本次国际压铸会议宣读的有关镁合金压铸方面的学术论文中,采用挤压或半固态成形技术的占有相当大的比例,体现了研究者的重视程度。

沈阳工业大学的袁晓光先生,针对半固态和挤压用镁合金锭的制备问题开展了研究工作,系统地研究了电磁搅拌对合金组织的影响。结果表明,施加不同的励磁电压对合金熔体进行搅拌,获得的合金的组织明显不同。随着励磁电压的提高,合金中的初生a-Mg相越趋于球化,且尺寸越细小;但是,当励磁电压达到一定值后,这种趋势也减弱。同时,搅拌也使合金中的b-Mg17Al12相和共晶组织分布更均匀。研究还发现,搅拌可以降低Zn元素在b-Mg17Al12相的偏聚程度,使其较均匀分布于合金的基体中,这种效果对提高Zn元素的强化效果和改善合金的耐腐蚀性均十分有利。另外,经电磁搅拌后的合金挤压成形后,组织细化效果更明显,强度和延伸率均得到大幅度提高。

北京有色研究总院的张奎先生也对AZ91D镁合金半固态加工工艺及应用进行了研究,研究内容为:挤压坯料二次加热中的组织演变和半固态挤压成形工艺的优化。其研究结果表明,半固态挤压过程中,合金组织不发生再结晶现象,挤压后组织二次加热到420°C时发生完全再结晶,形成细小的等轴晶;半固态挤压成形可避免铸件中产生皮下气孔、疏松等缺陷,还允许进行热处理。

华中科技大学的罗吉荣先生对镁合金半固态流变压铸成形机进行了研究,研制出了半固态流变压铸成形机,并对该机的流变成形性进行了较系统的研究。实验结果表明:该成形机具有熔化、保温输送、半固态浆料制备与冷室压铸机于一体的优点,工艺性稳定、成本低、操作简单、运转平稳温度控制精确,对镁合金的剪切速率可高达2000~20000S-1,固相率可在5%~50%范围内调整等特点。华中科技大学的吴树森先生利用该半固态流变压铸成形机对Z91D合金进行了系统的成形性实验,实验结果表明,镁液浇注温度、筒体温度、螺杆转速等影响成形后的合金组织,适宜的成形工艺参数为:镁液温度610~620°C,筒体温度575~590°C,螺杆转速为180~300r/min;半固态成形后的AZ91D