铝镁合金半固态成形应用现况与展望(二)_图文

1、铝镁合金半固态成形应用现况与展望 二半固态成形厂商及应用现况目前全球使用半固态铸造制程的厂家约有 70家,主要是集中在北美(33家和欧洲(24家 ;亚洲的应用仍很少,只有 7家左右,特别是日本,这方面 的技术落后欧美许多。 半固态成形之产量以铝合金占绝大多数, 其中又以汽车零 件为最大宗,主要有:悬吊系统、煞车系统、转向系统、传动系统、燃油系统、 空调系统、活塞、摇臂、轮圈等,这些产品的特色是:性能要求高、形状复杂、 可节省后续加工等, 而且是大量生产, 并已应用于 Ford 、 Chrysler 、 V olvo 、 BMW 、 Benz、 Fiat 、 Audi 等世界名牌轿车上。表 2为

2、一些触变成形生产汽车零 组件厂商及其产品概况,列举说明如下: 公 司 国 家 产 品 名 称Alumax 美 国 铝 轮 圈 、 煞 车 总 泵 、 冷 气 压 缩 机 外 壳 、 活 塞 、 摇 臂 支 架 、 汽 缸 头 。HMM 美 国 悬 吊 系 统 、 变 速 箱 零 件 、 车 架 接 头AEMP 美 国 喷 射 油 道 、 煞 车 总 泵 、 引 擎 /变 速 箱 支 架 、 正 时 皮 带 紧 张 轮 、 摇 臂 支 架 底 座StampalS.p.A.意 大 利转 向 节 、 喷 射 油 道 、 齿 轮 油 箱 、 摇 臂 、 引 擎 支 架 、 悬 吊 系 统 、 车 架

3、接 头 。 Weber意 大 利 喷 射 油 道 (1993年 投 产 MagnetiMarelli意 大 利 喷 射 油 道 AlusuisseSingen德 国 悬 吊 系 统 (A356、 A357 Buhler瑞 士 悬 吊 系 统 、 自 行 车 曲 轴 外 套 (1993年 投 产 Lucas英 国 煞 车 系 统 Speed StarWheel 日 本 铝 轮 圈 (重 约 5Kg 触变成形生产铝合金汽车零组件厂商概况资料来源:相关公司网站 半固态成形铝合金应用之最佳化$A356 F-通常用于不需高弹性限, 但遇冲击时仍保有延展性能之低压燃料 喷射油道。而高压直接燃料喷射油道之出

4、现,将是未来之另类选择。$A356 T5-用于 Renault Avantime新车系之车架接头,因为具有中等弹性 限且延展性颇佳。$A357 T5-广泛用于引擎支架及其它机械零组件,具有与 A356 T6一样适于薄壁铸件之性质。$A356 T6-用于铸造锻造之悬吊系统零组件。$A357 T6-目前在日本用于轮圈及油压式悬吊系统之泵(一 北美洲1. 1994年和 1996年, ALUMAX 公司分别建成了两座铝合金半固态成形 汽车零件厂;采用触变锻造煞车总泵,由于毛胚尺寸接近零件尺寸,机加工量 只占铸件重量的 13%(同样的金属模铸件的加工量则占铸件重量的 40% ,而 同样机加工后的重量则比

5、金属模铸造的零件还轻 13%。 1997年上述两个半固 态铝合金成形厂的产能已分别达到每年 5,000万件。 2.AEMP 公司-铝合金煞车总泵年产量达 240万件,喷射油道也有 100万件(A(B(C(D图 1. AEMP公司之半固态成形铝合金产品:(A引擎 /变速箱支架; (B上:正时皮带 紧张轮,下:摇臂支架底座; (C 煞车总泵; (D喷射油道资 料 来 源 :AEMP 公 司3.HMM 公司 (Hot Metal Molding于 1995年开始量产半固态铝合金零件,擅长生 产多孔穴小型零件,员工有 80人,日产 16,000件汽车及电力设备零件。除生产通用汽车公司的零件 (A356

6、-T6外, 主要客户尚有 Delphi 、 JCI 、 TRW 、 Hayes Brake、 INA Corp及 Tecumseh Products等。 3.1994年 Thixomat 公司采用触变铸造(热室压铸生产铝合金齿轮箱,每件生 产时间为 28秒,日产 6,000件。每件平均重量偏差为 0.5,孔的精度为 0.02, 在崁入钢衬套前,只需对孔内表面抛光处理即可。 4. 公司-除 AEMP 公司生产燃料喷射油道外, 亦为 公司生产 燃料喷射油道。5. 其它-在美国之应用范围较为多元,多变化之机械零件不只用于汽车工业,亦 作为休闲方面之用途,如登山自行车及由 生产之雪上机车零件等,A B

7、(A MKC公司之喷射油道; (B Formcast公司雪上机车零件图 2 美国之半固态成形铝合金产品图例(二欧洲目前在欧洲的应用项目主要是悬吊系统、引擎支架及燃料喷射油道三种。 1. 意大利 Stampal SpA公司-于 1992年开始采用触变铸造生产铝合金汽车零 件,为 Fiat 公司(Spider Alfa Romeo生产的侧悬架支承(lateral suspension support 重达 7Kg ,为目前最大的半固态铝合金汽车零件,此外亦开始生产 Alfa Romeo 156之悬吊系统零件。 该公司所生产之引擎支架, 以每日超过 2000件之数量供应 Fiat Punto 车系

8、8与 16S 系列,在意大利 Florence 及法国南部 Peillon 两地则生产 Peugeot 206车系之引擎支架零件。 图 3为 Stampal 公司之 半固态成形铝合金产品图例图 3 Stampal S.p.A.公司之半固态成形铝合金产品:(AAlfa Romeo156之悬吊 A BC D系统零件; (BFiat Punto之引擎支架; (CRenault Metra Avantime之车架接头 (D 之引擎支架零件。2. 意大利 Weber 生产汽车喷射油道(Fuel injection rail ,此种零件品质要求 很高,且要求耐腐蚀,形状尺寸加工难度大。采用半固态压铸后,利

9、用一支直径 为 0.8,长 32(斜度 0.040的钢蕊即加工出油道的盲孔。降低加工及模具 费,比原制程降低成本 20。3. 意大利的 MM 公司 (Magneti Marelli亦在欧洲及巴西两地生产数量可观的 喷射油道,日产 2500件,计划在 2000年达到日产 7500件。4.Alusuisse Singen公司触变铸造产品主要为悬吊系统零件, 员工有 2100人, 年开始提供 Benz 车系之支撑臂与三角架。 DaimlerChrysler 公司的 3.7/4.7L卡车亦使用半固态铝合金铸造活塞零件,材质是 A390,重量减轻了 11。 (三日本于 80年代后期,由基础技术研究促进中

10、心和钢铁、非铁及重工业等民间 18家公司出资组建了首家流变技术公司(Rheotech ,开展了半固态金属成形的基 础研究,于 1994年完成此项计划并开始量产,如日本的 Speed Star Wheel公司已 经利用半固态锻造技术生产铝合金轮圈,其重量比传统铸造品最多可减轻 20。 至于镁合金触变成形,目前全球约有 40余种用于汽车 3C 及其它产品的镁 合金标准制品,铸件单重为 23.5g5kg,壁厚 0.520,废料重新研碎后 100 循环使用。镁合金触变成形在日本主要应用于生产 3C 产品壳件,汽车零件方面 正在开发中。 。 北美方面, 1995年 Thixomat 公司的子公司-Lin

11、dberg 已采用半固 态射铸,为一些汽车公司生产了 50余万件的镁合金铸件,使用了约 100吨的原 料。而加拿大 THIXOTECH 公司亦生产排文件杆等零件,用于美国福特 4轮传 动车 -Explorer 上,射铸平均固相率 10-20。Automotive Magnesium Components 汽孛镁合金零件Component 汽车零 组NorthAmerica北美洲Europe欧洲Japan日本Korea 韩国Cylinder Hd. Cover汽缸头O O O X CHC Oil BafflePlate油檔板OMan. TransHousing手动变速箱零件O XAuto Tra

12、ns Housing自动变速箱零件X X4 WD TransferCase4WD 变速箱零件O XEngine Block引擎支架、X XRev. Clutch Piston正时皮带紧张轮OC. Case Bffl. Vent排放口Oil Pan油盘座 XIntake Manifold进气岐管O O Accy Drive Bracket传动轴OEngine Air CoolHsng冷气压缩机外壳、OGearshift Housing变速箱机架XTiming Gear Cover调速机架OClutch Housing煞车泵OFan Clutch煞车风扇OWater Pump Hsng水泵XOil

13、 Pump Hsng油泵OCooling Fan冷却风扇XWheels 轮圈 O O Electric Mtr.HousingO = Production (生产 X = Development(发展 三 . 半固态成形技术的发展动向1. 半固态金属胚料的制备技术:在预制锭的制备方面进行了很多研究,以获 得简便、 低成本及组织良好的胚料, 除搅拌法外尚有:(1低注浇注法。 (2快速冷却法。 (3冷却板法。 (4加入晶粒细化剂法等, 如 Ca 、 Zn 用于 Mg 、 Zn 合金等。 2. 成型技术研究:(1成型制程参数及品质控制。 (2流变铸造 以层流方式将金属液之温度提升至液相线，随后让已细化之树枝状晶 粒， 在控制固化过程中使其成为近球状。 在这些处理过程中， 新流变铸造 处理技术引起多方注意并有颇佳之评价。 将金属液注入电磁搅拌室，接着将半固态金属传至加压槽。 (3罐装法浆料制备后直接进行压铸(日本。 (4半液态成型注射成型或采用罐装法等，浆料的固相率可变，一般固相 率小于 50。可进行固相率对成型特性及机械性能的影响研究，从而确 定合适的成形固相率。 3.制程控制及设备自动化。 4.半固态成形的数值模拟Pechiney 铝业公司、 CISI 与 ESI/PSI 研发了 PAM CAST SIMULOR