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        新聞中心

        輕合金鑄造的發展動向

        2016-09-11 點擊數:596
        眾所周知,降低能耗,減少環境污染以及節約地球有限資源是當今人們所面臨的一個十分重要而緊迫的任務。在汽車、3C等產品輕量化的總趨勢推動下,可以預計,我國今后10年內,有色金屬鑄件市場,尤其是輕金屬鑄件市場,將會有大幅度的發展。

        各鑄件生產大國的有色金屬鑄件產量占鑄件總產量的比例都在14~21%之間,其中鋁、鎂合金鑄件占總產量的比例在13~19%之間,最高的意大利分別達到38%和28%。而我國大陸地區有色金屬鑄件僅占7.4%,鋁、鎂合金鑄件占5.7%(以上根據2000年產量統計),臺灣地區分別占24.7%和20.6%(據1998年產量統計)。由此可見今后我國鋁、鎂合金的鑄件市場還是有相當大的發展空間的。我國政府和行業協會高度重視鑄造業面臨的發展機遇和嚴重挑戰,并即時采取了相應的對策。以下就鋁合金鑄造技術開發的方向以及我國鎂合金產業化的進展作一扼要分析。

        1.鋁合金鑄造技術開發的方向

        鋁合金是輕金屬材料中最常用的材料 ,發達國家現在90%以上的鋁鑄件用于汽車業,鋁合金鑄件對促進汽車輕量化具有重要的作用。但作為量產化的鋁合金鑄件要滿足輕量化的要求應解決的題目還很多。

        (1)進一步優化鑄造工藝和合金材料的開發

        以往按常規的辦法選擇鑄造工藝和材料時,首先應考慮零部件特性和零件的外形。對比較薄的帶芯子的復雜鑄件采用低壓鑄造工藝;殼體類薄壁鑄件采用壓鑄;要求高強度的壁厚的鑄件采用擠壓鑄造方法。但是隨著汽車的高性能化,對零件要求的性能也進步了,往往對鑄件也要求具有薄壁、外形復雜、高強度、高質量的特性。為了適應這種要求,應進行相應的技術開發工作。圖1為鋁合金主要鑄造技術今后開發的方向。

        低壓鑄造工藝擬應進步復雜薄壁鑄件的鑄造技術,以達到高強度和高生產性要求。一方面應用現有的惰性氣體填充和金型抽氣方法來進步鋁液充填能力,同時可采用計算機控制金型水冷系統和金型溫度,以進步鑄件質量;并可考慮進行一模多件的技術開發來進步生產性。

        對壓鑄工藝要利用它高的生產性,要求能生產出高質量、復雜化的薄壁鑄件。擬采用真空壓鑄方法防止金屬型腔內卷進空氣,以獲得可進行熱處理的高質量鑄件。擬開發降低充填速度和充填壓力,可使用砂芯的壓鑄技術,以適應部分原來用低壓鑄造或砂型鑄造方法生產的鑄件向要求高強度、高韌性和生產性好的汽車壓鑄件轉移。

        對要求高強度、高韌性或高耐壓性能的厚壁鑄件適于用擠壓工藝,今后其應用可看增加。這類零件也適于用半固態成形方法,其應用今后也會增加。從本錢和質量比較各種制造工藝的特點如圖2所示。

        為了實現上述高質量鑄件的要求,相應的合金熔煉、鑄造工藝及合金材料的開發也很重要。特別是與特殊壓鑄工藝特點相匹配的壓鑄用新合金的開發已提到日程。由于采用低速充填、真空壓鑄技術后,使T6熱處理成為可能。但至今把熱處理因素考慮進往的壓鑄用合金還很少。現常用的兩種壓鑄合金均為Al-Si系近共晶成分,再添加1.5~4.0%Cu,現在直接將它進行熱處理的情況是很多的。應當說今后在開發與各種壓鑄工藝相匹配的新合金的潛力還是不小的。可看通過熱處理的手段,大幅度進步材質特性和鑄件可靠性,從而使壓鑄件拓展到至今難以適用的市場往。

        應當指出,為適應對鑄件嚴格的要求,各生產企業從鑄造工藝和生產技術上加以改進無疑是完全必要的,但它們均有各自的限度。最近的動向是進步鋁液質量的題目倍受人們關注。為進步熔體質量凈化鋁液尤為重要,應盡量減少鋁液吸氫量和夾雜物。一般說,決定鑄件質量最重要的因素是鋁液的質量,即使后續的鑄造各個環節多么出色,鋁液質量若不好,就不能有好的鑄件。影響鋁液質量的主要因素是:主成分、微量成分、含氣量、夾雜物、溫度。要進步鋁液質量首先要從原材料進廠抓起,在熔化和鋁液處理、澆注、爐前檢查全過程中加強治理,再配以先進的硬件,來保證工藝的有效實施。 

        (2)降低制造本錢

        生產鋁合金鑄件制造本錢是個大題目,往往很多情況下終極用戶是否采用,買賣能否做成,是根據制造本錢來判定的。由于所用的鋁合金材料費和模型及工裝費昂貴,導致零件制造本錢上升。降低鑄造廢品,使用便宜適用的材料可降低制造本錢,同時還應進行技術開發,把其它方面的制造本錢降下來。例如,低壓鑄造可采用水冷金型縮短鑄造周期,使用一模多件技術和自動化技術等以進步生產率,延長模具壽命使本錢降低。又如在設計方面,從砂型或低壓鑄造變為更為適于制造本錢較低的壓鑄件的零件外形,進行由于一體化減少了零件數的生產設計。

        (3)縮短產品開發周期

        為了更好滿足用戶的需求和削減開發本錢,應縮短開發時間,為了在短時間內經濟地設計和生產薄壁,復雜的高質量鑄件,需要高水平的設計和生產技術。有時在經驗基礎上試制高質量的鑄件因有失誤,花往了時間,本錢也隨之增加。為此可采用計算機模擬技術,對多種工藝方案先在計算機上進行研究,以縮短開發時間,這也是一項極為重要的工作。

        (4)回收再生技術

        根據美國鋁業協會統計,目前全世界鋁的回收率約85%,有60%的汽車用鋁來自回收的廢物,預計到2010年將上升到90%。生產1噸新的鋁錠要消耗能量5090kcal(即1.7萬度電),而再生鋁錠每噸消耗能量131萬Kcal,只有新鋁錠的2.6%。同時回收再生鋁錠生產時產生CO2量比生產新鋁錠大幅度減少,所以從節能,省資源,環保諸方面看,鋁的回收再生是時代的要求。我國金屬再生行業還比較落后,近年來隨著汽車鋁合金鑄造業的發展,以及市場競爭的加劇已相繼建立起現代化的二次鋁錠的生產基地,引進了一批先進的設備。今后的課題是:開發從復合材料和異種材料組合的廢物中能有效的把鋁分離的技術;建立廣范圍的分散、廢棄鋁料的經濟回收的社會體系;根據新錠料和廢物的相對比價以及與匯率等關系,即時把握市場的動向。
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