[摘要]
摘要：意德拉半固态流变工艺是一项在铝合金压铸生产中提高生产效率和质量的创新技术。不同于其它半固态工艺，意德拉半固态流变
摘要：意德拉半固态流变工艺是一项在铝合金压铸生产中提高生产效率和质量的创新技术。不同于其它半固态工艺，意德拉半固态流变技术的设计初衷是利用常规合金，进而使用现有的压铸设备和工艺，就可以减少气孔、缩短压射循环周期时间并增加模具寿命。压铸件成本的降低不仅来自这些优势，而且还来自于减少的后序铸件的处理，例如取消浸渗和减少机加工。此篇论文已经列举了一些铸件例子。意德拉愿与压铸厂家一起共同探讨您公司的哪些零件可以从半固态工艺生产中受益。
铝压铸之所以在全球应用，就是因为这一工艺能够大批量生产接近最终形状的零件且具有良好的力学性能以及较低的成本。特别是汽车行业，通过使用铝压铸件该行业已发生了改革，现在平均每部汽车上所使用的铝压铸件超过100公斤。
相对于其他材料和工艺的许多应用来讲，虽然铝压铸件的成本是相对低廉的，但是来自于其他材料如镁、钢铁和聚合物，并利用新的低成本制造工艺所带来的永无止境的竞争压力，一直不断地改变着成本选择范围下对材料的选择。铝压铸行业需要不断创新来保证汽车设计者对压铸原材料和压铸工艺的选择。
半固态流变压铸（SSR）工艺就是一个改变铝合金压铸成本的创新。半固态工艺直接由常规压铸液态合金，例如AlSi9Cu3形成浆状合金，以提高生产率，从而降低批量铸件总成本。利用SSR可以以多种方式提高铝压铸件的生产效率和质量。
• 减少气孔（废品率降低，生产效率提高）
• 压铸循环周期减少
• 提高模具寿命
• 减少二次铸件处理（浸渗和加工）
• 减少压铸机磨损（低压射速度和低冲击）
本文将解释半固态压铸如何工作，详细描述半固态压铸生产过程的优点，探讨哪些产品适合半固态压铸生产。
1. 什么是半固态压铸，它是如何工作的？
SSR是利用美国麻省理工的压铸流变技术专利所开发。此工艺关键的基本原理是，半固态流变结合了铝液的快速冷却和对流，当其冷却时通过液相建立非树状的半固态浆料。不像初始的流变铸造（直接生产液态铝浆），在低于金属液相线温度几摄氏度后即停止半固态流变搅拌和冷却。球状、非树状的显微结构快速有效地形成并使部分凝固的、有最少气孔的铝浆平稳地压射到模具中。
半固态SSR工作站(图1 a)在压铸机单元（图1b）中完成液态铝到铝浆的转变过程。半固态工作站设计时是要适用于现有的压铸单元，占地面积约1.44平方米。半固态工作站的PLC通过所监测的各种工艺参数变量，例如融化金属液的温度和浇注重量，来计算金属液搅拌所需的时间以便产生稳定的铝浆。
半固态工作站可以非常简单地集成到压铸单元中，只需要在工作流程中增加一个步骤，就是从熔炉提供铝浆给压铸机。液态合金从熔炉运送到SSR工作站，由石墨棒进行冷却和搅拌。在此过程完成后，铝浆立即被输送到压铸机的压射室。由于石墨棒充当散热器，所以它们在进入下一个循环周期前必须冷却下来。
与其它工艺相比，意德拉半固态流变工作站通过使用低固体颗粒含量（小于20 %）的铝浆而独具竞争力。这使得处理铝浆像液态铝一样，但球状微观结构的特点促使半固态金属得以层状填充。此外，低固体颗粒含量的浆料也是使半固态工作站能够用常规铝合金压铸的重要原因。
对于其它半固态工艺，虽然其高固体颗粒含量的浆料（含量通常大于40 %）含有更多的热容量低的物质，但是其生产工艺存在着一些限制，例如生产成本和工艺复杂性。由于输送到压铸机的金属是类似固体的物质，而不是液体，所以冷室压铸机的压射室浇口要比常规压铸时的浇口要大。因此，压铸机的压射行程需要加长从而适应加大的浇口。压射室的直径也要加大以适应增多的类似固体的浆料；因此，在这些半固态工艺中，对于同样的压射重量，压射冲头直径通常要大一些。增加的压射冲头直径降低了金属的压力，这就需要增加压射系统的能力。代价高昂的压铸设备修改，再加上固有的流体流动性的挑战以及固体颗粒含量高的合金限制，使得这些半固态工艺不能成为大多数压铸生产厂家的理想生产工艺。
2. 提高压铸产品质量
意德拉半固态流变已成功地应用于生产一些压铸件，并提高了质量和生产率。以下列出半固态流变技术的特点和优势：
• 压射周期时间缩短11至25 %（依铸件而定），主要是减少了模具冷却时间和停留时间。
• 使用0.2度的拔模角度而避免了在常规压铸机上面用相同的拔模角度会遇到的热粘模问题，因而减少了后序机加工工序。
• 无需浸渗就可以通过渗漏测试
• 铝料送入压射室时的温度为590摄氏度，低于液态铝压铸温度100摄氏度
• 铸件壁厚从2.5至3.0毫米之间，甚至达12毫米
• 压射重量从2公斤到7公斤之间，也可以用于大投影面积的铸件
在以下铸件案例分析中讨论半固态流变工艺的优点：
油泵过滤器壳体
铸件剖面及铸件X射线照片如图3所示，此产品是需要承受高压的铸件，油泵过滤器壳体需要的防漏压密封压力为5bar。目前，100％的常规压铸件需要浸渗，用意德拉半固态技术生产出的此产品顺利通过泄漏测试且不需要浸渗。压射循环时间减少了20 ％以上，0.2度的拔模斜度且没有任何抽芯问题。X光检测、泄漏测试和铸件抛光部分都表明，气孔大大降低。
这一铸件的成本分析表明，虽然投入了半固态工作站和增加了运营成本，但从节省压射循环时间和取消浸渗所产生的额外利润，提供了1.5年投资回收期。
3. 需要半固态生产的铸件
为了成功地实施半固态流变压铸技术，选择一个合适的铸件是最重要的一步，而有时压铸生产者并没理解这一点。根据半固态流变技术经验，意德拉建立了适用于半固态流变铸件的评估标准。
• 是否可以在模具上面只设计一个大的浇口？浇口必须能容许在特定的时间内慢速压射入料。
• 浇道和浇口系统的设计必须能减少紊流的可能性。这能通过避免金属流动的方向改变和避免过大加大或缩小横截面积来达到。
• 铸件上容易产生气孔的主要区域应该有能够回流到浇口的流道，以便在增压阶段金属料能高压致密。
• 金属料将不可避免地沿型芯和其它障碍部分环绕; 所以需要设计溢流槽来容纳前端溢出的金属和流动过程中溢出的金属。
结论：
1.意德拉流变型半固态压铸技术是意德拉的专利技术，已在实际压铸生产中得到了广泛应用。
