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半固态配件工艺特性与发展前景

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半固态配件工艺特性与发展前景

2021-03-24

  (1) 工艺特性再认识

  半固态配件加工获得的组织,既不是铸造的枝晶组织,也不是锻造的变形组织,而是具有变形组织特性的非枝晶组织。因此,使材料力学性能得到明显提高和改善。突破了铸造工艺的局限性,孕育着铸造工艺大的变革,大的进步,这是其一。其二,对于锻造工艺来讲,降低成形力,即进入塑性变形状态的流动极限。

       半固态配件浆料或坯料,当不受力时,具有保持外部形状的固态特性,但在受力后,“剪切变稀”效应使其象液体一样,具有粘性流动充填特性。这就使锻造材料,对于任何复杂制件,均可以实现一次精密成形,这是超塑性锻造或等温锻造无法比拟的。

  很明显,半固态配件工艺融合了铸造工艺和锻造工艺的优势,成形流动应力低,无枝晶似塑性变形组织。

  (2) 半固态配件加工工艺进展

  再认识半固态配件加工经过约3个阶段发展,至今已40多年了,但仍处在发展的初期。其表现在西方发达国家,对该工艺热情逐减,亚洲国家,尤其在中国,研究热情持续高涨,但离大规模工业应用,还有相当的距离。因此,对半固态配件加工技术发展思想和轨迹,进行回顾和思考,是必要的。


半固态配件


  ①科学性:半固态配件是合金存在的一种形式,与固态和液态一样,有其本身的属性。固态利用塑性变形充填,且具有不可恢复的特性;液态利用其良好的流动性充填,而后凝固,从而实现制件成形;半固态,则利用“剪切变稀”特性充填,而后凝固塑性变形复合,实现制件成形。显然液态、半固态和固态,乃是合金3 种状态,均属于合金在不同温度下的流变学行为。因此,3种加工方法,处于同等的科学位置。

  ②技术性:铸、锻工艺是两种古老、成熟的工艺,尽管出现诸多特种工艺,亦是两种工艺的发展和完善。半固态配件加工的出现,不仅时间晚,而且视之为铸锻工艺的一种补充。这样半固态配件加工的研究和应用,自然地纳入了铸或锻发展的轨道。需要制件具有高完整性、高可靠性时,半固态配件技术才能显现出其竞争优势。

  ③应用性:半固态配件加工涉及问题大大超过铸、锻工艺。这里有制浆( 制坯)、浆液( 坯料) 保存、运输;成形设备及工艺参数,品质标准及过程控制等问题。特别是生产规模上不去,效益难以显现。因此,半固态配件加工进入生产领域, 面临诸多困难。

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