理论教育 国内外半固态加工技术研究进展

国内外半固态加工技术研究进展

时间:2023-06-15 理论教育 版权反馈
【摘要】:金属半固态加工技术经过三十多年的研究、开发和应用,已经在北美、欧洲、亚洲等发达国家得到较大发展。在欧洲,意大利是最早将半固态加工技术商业化的国家之一。该公司对半固态加工技术进行系统研究,同时加强与欧美著名大学和公司的联系。在半固态加工成形技术的基础理论研究方面取得了可喜进展,并自行设计和开发了不同类型的试验设备,甚至与企业合作进行试验生产。

国内外半固态加工技术研究进展

自从20世纪70年代MIT的学者发现金属合金具有半固态触变现象以来,随着对半固态金属加工技术研究的不断深入,半固态金属加工技术的优越性已得到普遍的重视。特别是汽车工业出于节能、环保和安全的需要而开始大量使用轻质铝合金,促进了半固态金属加工技术的工业应用。金属半固态加工技术经过三十多年的研究、开发和应用,已经在北美、欧洲、亚洲等发达国家得到较大发展。特别是铝合金半固态加工技术在发达国家已相当成熟,进入了工业化生产阶段,主要应用在汽车、摩托车兵器的零部件生产。

目前,铝合金半固态加工技术在美、德、法、意、日等国家已经有相当规模的工业应用。在美国,Alumax公司下属的AEMP分部首先将此项技术用于工业生产。1978年,该公司使用电磁搅拌技术生产出半固态铸锭,并建成了世界上第一条高度自动化的触变成形生产线,用于汽车零部件的生产。1985年,Alumax公司将有关触变成形专利技术向欧洲转让,生产Volvo、BMW和Audi等轿车的铝合金零件。从1988年到1998年,Alumax公司为Bendix牌小轿车生产了200万件铝合金主气缸,为福特汽车公司生产了1500万件铝合金压缩机活塞。1992年,Alumax公司与Superior工业公司在美国阿肯色州合资新建了一家工厂,采用触变成形工艺生产汽车零件。该厂拥有24台压力机,能用直径为110~150mm的圆棒料生产大尺寸零件。1997年其生产能力达到230t/年,零件可达250万件/年。目前,Alumax公司的Mt holly铝厂与Intalco铝厂已经大批量生产直径为76mm和152mm的铸锭。

在欧洲,意大利是最早将半固态加工技术商业化的国家之一。意大利Stampal公司能生产直径为90~110mm、长度可达4m的圆坯锭。它采用触变成形技术为福特汽车公司生产Zeta发动机油料注射挡块,齿轮箱盖和摇臂等零件。瑞士的Buhler公司于1993年初设计制造了第一台适用于半固态金属压铸的SC卧式压铸机,该设备配有实时液压控制及新型的型腔传感系统来检测和确保工艺的稳定性。另外,瑞士的Alusuisse公司和几个欧洲汽车制造商合作开发生产汽车零件,1997—1998年开始全面投产,产品主要是汽车悬架系统,例如控制臂和操纵转向节,并已成为两个汽车制造厂的供应商。法国Pechiney公司是主要生产坯料的厂商,目前能生产多种直径规格的A356和A357铝合金半固态坯料。

德国,世界著名的亚琛工业大学金属成形所(IBF der RWTH-Aachen)正进行着一项世界公认水平很高的半固态研究项目SFB289(www.rwth-aachen.de/SFB289),该项目从1996年起连续12年从德国科研协会(DFG)获得资助,对半固态进行了全面、深入和系统的基础研究和工业开发。先后共有12个研究所和3家公司参与合作,涉及研究领域包括冶金、材料、表面工程、摩擦技术、陶瓷、自动化控制、热能控制技术、成形技术和模拟技术等。(www.daowen.com)

日本于20世纪80年代后期成立了一家有18个成员组成的Rhe-otech公司,其成员包括三菱重工、神户制钢、川崎制铁、古河电器等14家钢铁企业和4家有色金属公司。该公司对半固态加工技术进行系统研究,同时加强与欧美著名大学和公司的联系。1988年3月至1994年6月期间共投资了30亿日元进行研究开发,并正向工业应用转化。

我国从20世纪80年代后期开始,在国家自然科学基金、“863”和“973”等计划的支持下,先后有不少高校和科研单位开展了这方面的研究,如北京科技大学、哈尔滨工业大学、沈阳金属材料研究所、华中科技大学、北京交通大学、东北大学、南昌大学、北京有色金属研究总院、重庆大学、兰州理工大学清华大学等。在半固态加工成形技术的基础理论研究方面取得了可喜进展,并自行设计和开发了不同类型的试验设备,甚至与企业合作进行试验生产。如重庆大学与中国嘉陵集团重庆九方铸造有限公司合作研制的JH70型摩托车发电机镁合金半固态支架;北京有色金属研究总院与东风汽车公司合作,采用半固态压铸生产的铝合金汽车空调器零件。

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