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伊之密半固态压铸技术在汽车、通讯领域应用与突破

http://www.b2b.hc360.com 中国金属加工网 信息来源:Author发布时间:2021年09月02日浏览:1497
   一、引言

半固态压铸成型技术是指铝合金在由液态向固态凝固的过程中,温度降至液相线和固相线之间(固液两相区)时,通过施加一定外界影响方式,使铝合金的显微组织呈为一种液相包围球状固相的组织,在此温度区间内,铝合金既可以像固体一样具有一定固定形状,也可以在受到轻微的外力挤压后轻易流动,并利用铝合金在这种状态下进行压铸成型的工艺。

固态成型技术始创于20世纪70年代美国麻省理工学院,经过40多年的发展,目前在北美、欧洲、日本、韩国等发达国家已经趋于成熟并得到工业界认可,逐渐广泛应用于汽车、摩托车、自行车、工程机械和电子产品等领域高端零部件制备生产。我国半固态压铸成型技术研发始于“九五”期间,经过20多年发展,目前理论研究比较深入,但仍处于中试生产阶段,尚未实现大规模的工业化生产。伊之密于2020年开始与福建瑞沃康普一起从事半固态压铸成型方面研究,并在汽车、通讯等行业实现了很大突破。

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铝合金半固态温度区间:590-610℃

       二、技术优势

半固态压铸成型技术和传统压铸工艺相比,其优势主要有体现在以下几方面:

1、半固态压铸成型工艺可以有效控制铸件内部气孔缺陷含量。在流动过程中,半固态金属呈现出有序、可控的宏观流动状态。利用这一特性,可以使金属流体按设计顺序有序充填金属模具型腔,将型腔空气推至型腔末端,最后通过排气槽排出,避免了型腔气体的卷入,减少气孔缺陷,提高铸件的致密性。

2、半固态压铸成型还可以有效控制铸件内部缩孔缺陷含量。金属从液态凝固到固态,需要经历液态收缩和凝固收缩两个体积收缩过程,从半固态凝固到固态,仅需要经历凝固收缩一个体积收缩过程。与液态金属相比,半固态金属在凝固过程中的体积收缩率较小。在自然凝固的条件下,同等体积的半固态金属产生的缩孔体积要比液态金属少。

3、半固态压铸成型还能有效减少铸件的热裂倾向。热裂产生的根源是合金在凝固过程产生的内应力,半固态压铸成型技术,消除了枝晶搭接产生的内应力,同时减小合金收缩量,从而减小热裂的发生倾向。

4、 优质的半固态压铸成型件,由于内部气孔率低,铸件可进行高温热处理,从而可进一步提升产能,且铸件具有良好的可焊性。半固态压铸成型技术也沿袭了常规压铸成型生产效率高的特点,非常适合大批量零部件的制备。与传统液态铸造零件相比,半固态压铸成型零件通常具有更好的力学性能。

       三、压铸机技术要求

由于半固态工艺复杂,对压铸机也提出了新的要求,而伊之密高性能铝合金半固态压射系统正好满足铝合金半固态工艺要求,其性能如下;

(1)匀加速压射启动,具有防启动冲击功能。

(2)压射速度可调范围0.05 m/s -8.0 m/s,压射速度重复精度(稳态值)≤±0.2m/s,速度超调量≤0.2m/s,且压射速度可分20段控制。

(3)直接设定压射速度和闭环控制压射速度,压射过程自适应调节,完全实时自动控制参数调整,减少或取消操作人员更改数据。

(4)慢速(允许多段)→快速→增压的快速切换控制,快速起始位置精度≤5mm。

(5)伺服阀最小开度控制,可靠地安全保证。

(6)功能强大清晰准确的压射曲线显示系统。具体包括:曲线缩放、移动和精确测量功能;历史曲线的存储、查询和打印功能;标准曲线的设定和管理功能。

(7)超大的存储空间和掉电保护应对生产的所有管理。

        四、应用案例

1 通讯行业的应用

5G AUU整机功耗和单芯片功耗是4GRUU2倍左右,从而要求单位重量散热能力大幅增加,故在设计铝合金壳体时只能通过改变铝合金材料及增加散热齿高来加大壳体散热能力。

研究发现,铝合金含硅量越低,其导热率越高,但同时带来铝合金溶液流动性降低的缺点,在压铸填充过程中会导致翘片末端出现缺料现象,而采用铝合金半固态压铸正好可以提高铝合金溶液的流动性,提高产品质量。

目前在国内主要的5G壳体生产厂家中,有很多厂家已经采用铝合金半固态工艺进行5G壳体生产,如珠海润星泰使用伊之密4000吨压铸机、福建金瑞高科使用伊之密2000/3000吨压铸机进行壳体生产;5G产品如下图:

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高翘片、极小拔模斜度、高导热率
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2 汽车行业的应用

随着汽车保有量的逐年提升,汽车已经成为石油的消耗主体。因此我国为应对空气污染等问题,严格制定了乘用车燃料消耗量标准法则,对乘用车燃料消耗量及应对二氧化碳的排放提出了严格的要求。要实现节能降耗,汽车企业通过发展新能源汽车,汽车轻量化等方式进行。

研究表明,对于燃油车,汽车整车重量降低10%,燃油效率可提升6% -8%;整车重量降低100KG,百公里油耗可降低0.3-0.6L;对于电动车,整车重量若降低10KG,续航里程可增加2.5KM。

此种情况下,汽车以铝代钢,以铝代锻,铝合金产品减重等措施实现产品轻量化已经成为一种趋势,而铝合金半固态压铸正好可以满足产品性能要求,并能有效减少产品的内容缺陷,如减少产品的孔隙率(气孔、缩孔缺陷)、提升产品的延伸率等;故越来越多的汽车产品正在使用铝合金半固态工艺生产。

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产品重量:9 kg
用T6代替重力铸造减少机械加工

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产品重量:14 kg

用T6代替重力铸造减少机械加工

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产品重量:4kg

更换铸铁部件

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减少产品孔隙率

壁厚76mm

产品厚大部位无砂孔

总重15KG

800T压铸机

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