SMM 9月25日讯：近期，一体化压铸“大王”美利信发布投资者机构调研记录表，其中提及公司镁合金压铸的进展情况，美利信表示， 公司与重庆大学国家镁中心等单位联合开发，成功试制出了镁合金一体化车身铸件和电池箱盖两类超大型汽车压铸结构件。 公司在镁合金方面做了大量研究及工艺试验，后续也会根据市场及客户需求，进行镁合金等轻量化材料开发及产业化推广应用，公司在子公司马鞍山安徽美利信智能科技有限公司生产基地预留了部分生产场地和空间，未来视客户需求决定投入时间。 对于一体化压铸，美利信表示， 随着新能源汽车市场的不断扩大和技术工艺的进步，公司认为一体化压铸技术的应用前景广阔。公司进入一体化压铸领域较早，在人才引进、项目研发上进行了很多前期投入，目前公司一体化压铸产品的质量也得到了客户的充分认可，后续公司将继续深耕一体化压铸领域，提升产品质量，积极开拓市场和客户，进一步提升一体化压铸生产效率和产品竞争力。 值得一提的是，在此前 2023中国工博会暨（第五届）中国汽车新材料应用高峰论坛-汽车结构件发展论坛 上，SMM高级分析师曲健汇还曾提及一体化压铸，其表示，一体化压铸顺应了汽车轻量化的发展趋势，前景可期。在特斯拉的示范效应下，多家车企均已开启一体化压铸技术的研发及应用，同样带动产业链中设备厂、零部件厂及材料厂积极布局此领域。为了实现双碳目标、降低生产成本以及满足整车厂材料中提高废铝比例的要求，未来再生系合金材料依然是发展趋势。 此外，在该峰会的圆桌访谈环节，力劲集团作为超大型压铸机的重要企业，也提到了关于超大型压铸机研发方面面临的问题以及未来布局的相关话题，力劲集团一体化压铸专家钱勇表示，从压铸行业的发展历史来看，压铸设备的发展是随着汽车行业的发展而迅速推进的，在压铸装备领域，整个汽车行业对于压铸装备的占比超过60%。传统的汽车时代，做传统的发动机钢体、壳体，3000吨的压铸设备就可以满足生产。到后来的结构件，4000吨的压铸设备也基本可以满足生产。在新能源汽车到来之后，压铸设备得到了一次飞速增长的机会，7000吨、9000吨以及12000吨压铸设备的推出用来满足整个产品端的要求。 》点击查看详情

金属熔体在凝固时的流动性除了与本身的特性密切相关外，还与熔体中初生固相的形态、大小、体积分数有关，因此，开发出了半固态成型技术，以制备高性能的镁合金零部件。 半固态成型技术是20世纪70年代由美国麻省理工学院弗莱明教授根据球状非枝晶的奇异特性而研究开发出来的。实质上是将金属熔体在凝固过程中，通过强烈搅拌而形成含有一定固相质点的混合浆料，压入模具成型。由于工艺流程不同，半固态成型法分为流变成型法和触变成型法。前者是对凝固过程中的熔体进行不停地剧烈搅拌，充分打碎树枝状枝晶的分叉，获得一种液态金属母液，其为均匀地悬浮着大量球状初生晶体固相的固液混合浆料，流变浆料固相含量最高可达50VOl.%或更高，一般的固相含量约为35VOl.%，然后将流变浆料直接加工成型。后者是先将浆料铸成锭，按需求切成一定大小的锭块，再加热到半固态状态，需精准地控制加热温度，达到半固态区即可进行成型加工。 半固态成形法具有如下的优点： 1.成型的温度比传统铸造工艺的温度要低得多，不仅能耗低，而且由于合金在凝固时己释放了部分结晶潜热，能减轻对模具的热冲击，较大地提高了模具的使用寿命。 2.固态浆体成型压力低，易于制备大件，成型速度快，能够轻而易举地制造结构和外形复杂的零部件。 3.简单，半固态浆体的凝固收缩小，铸件尺寸精度高，机械加工和切削加工量少，可以生产薄壁零件，实现近净成形。 4.组织细密均匀，一般为微细的等轴晶组织，消除了传统铸件中的粗大树枝状晶体和柱状晶体，铸件内部气孔、疏松、偏析等缺陷大为减少。半固态浆料充型时，呈层流形式平稳地流入型腔内，不会形成湍流和溅射，既有利于减少气体的卷入和氧化、提高铸件内部与表面的质量，还可以减轻对模具的热冲击和表面冲刷。 5.力学性能高。 6.范围广，凡是相图上有固液两相区的合金系都可以进行半固态成型，如铁基、铝基、镁基、钛基、铜基等合金。 7.实现连续流水化和自动化生产，过程可控性较强。 流变成型法简单易行，无需二次加热，能耗和铸件成本低。但半固态金属浆体的保持和运输相当不易，自动化生产困难，因而没有得到发展，国内外工业应用的半固态铸造技术基本上采用触变成型法。在触变成型前，先要制备半固态坯料，因而成本较高，又需要二次加热，能耗较大，工艺较复杂，但易实现自动化生产，故得到发展。 20世纪后期，科技工作者在研究金属铸造技术的同时，将塑料注射成型原理应用于半固态铸造工艺，开发出流变和触变注射成型新工艺，集半固态金属浆体制备、储存与运输、成型等过程于一体，较好地解决了半固态浆体保存与运输、成型控制困难等问题，使半固态铸造技术的工业化应用成为现实。 与压铸相比，半固态成型有成型设备易操作、铸件凝固收缩小、模具使用寿命长等优点。1987年，美国道屋化学公司开发出镁合金触变成型技术，使此工艺在镁合金中的应用进入了商业化生产阶段。日本长冈技术科学大学的小岛阳和镰士重晴采用半固态机械搅拌工艺制得AZ91D合金工件，研究了它的组织和性能，结果表明，随着搅拌时间、剪切速度的增加，以及搅拌速度的下降，浆体中固相粒子的均匀性和表面圆整度也逐渐上升。美国西索马公司以喷射沉积镁合金坯块为原料，采用半固态成形法制造了镁合金工件。美国威斯康星州林伯格触变发展中心用触变成型机进行了镁合金的半固态铸造，生产出镁合金离合器片及汽车传动零件等。

在采用传统技术压铸时，熔体呈高速紊流和弥散状态充填压铸型腔，腔内气体（空气、保护气体和模具表面润滑剂挥发气体）无法排出，形成高压微孔或溶于合金内，抑或在充模过程中形成气隔，使充模过程中断。气孔中的气体在高温下析出或胀大，使铸件变形和表面鼓包。因此，用传统压铸工艺生产的镁合金工件，不能进行热处理或在较高温度下工作。 近30年来，为了克服这些缺陷、提高其质量和拓宽压铸技术的应用范围，科技工作者开发出了新的压铸工艺，如真空压铸、充氧压铸和半固态压铸等。与传统压铸工艺相比，新工艺在消除压铸件铸造缺陷和提高力学性能、表面及内在品质等多方面具有优越性。 真空压铸 真空压铸是通过在铸造过程中，排除型腔内气体而消除或减少压铸件内气孔和溶解气体以提高压铸件的力学性能和表面质量。真空压铸的最大冲头速度可达10m/s，充型时间20s~30s，工件最小壁厚1.5mm~2mm，强度性能可提高10%以上，韧性可提高20%~50%。此外，真空压铸还可以提高AM50合金的伸长率，由普通压铸的15%上升到19%。 20多年前，真空压铸AM60B合金汽车轮和方向盘就已获得应用，但真空压铸对镁合金工件性能的提高远不如铝合金明显，因未受到重视，真空压铸镁合金工艺的开拓也不强劲。 充氧压铸 充气压铸又称无气孔压铸，是在镁熔体充型前，将氧或其他活性气体充入型腔，置换型腔内的空气。镁熔体充型时与活性气体反应，生成MgO微粒，弥散地分布于压铸件内，从而清除了压铸件中的气体，使镁合金压铸件可以进行热处理强化。日本轻金属公司率先用充氧压铸工艺生产出了AZ91合金计算机整体磁头支架、汽车车轮等。 压缩成型 美国俄亥俄精密成型公司开发的压缩成型法，是向整个压铸件表面施加压力，镁合金在压力作用下凝固，改善了合金的显微组织，晶粒细化，使得空隙率大大下降，铸件组织致密均匀，可用于生产性能要求高、形状复杂的镁合金零件。 挤压铸造 挤压铸造是压力铸造的一种，最早出现在1819年英国的一份专利中。德国1931年制出世界首台挤压铸造机，随后，在苏联得到广泛应用，但直到20世纪60年代，在北美、欧洲和日本才开始应用。北美压铸协会（NADAC）给挤压铸造下的定义是采用低的充型速度和最小的扰动，使金属熔体在高压下凝固，以获得可热处理的、致密度高的铸件铸造工艺。实验证明，在充型速度小于2m/s、充型压力大于70MPa，即可获得组织和性能良好的铸件。据不完全统计，2022年，全世界约有365台挤压铸造机，大都用于铸造汽车、自行车、空调器、阀和泵等零件。 合金熔体被注入型腔内，在挤压铸造机冲头的机械压力作用下，被挤压成型，并在压力作用下凝固，铸件组织致密，很少有气孔、疏松、疏孔等缺陷，显微组织细小均匀，有时铸件的力学性能几乎与锻件的相等。铸件在压力状态下凝固成型，不会变形开裂，工艺简单，操作方便灵活，自动化水平高，成品率高。多用于生产强度高、气密性好的零件，特别是薄板类铸件，如各种阀体、机架、汽车lun盘、车门等。

修整与机加工 压铸件表面总会或多或少地存在着种种缺陷，必须在出模后进行修整，除去多余的金属（如小块金属）、熔渣、漏道结块、溢出物、排气孔和飞边，修整可与简单的机械加工，如钻孔等一同进行。修整模通常用的是简单的开闭模，但有时也要用较为复杂的模，这取决于产品结构及其对精度的要求。修整模的尺寸精度决定了成品的质量与尺寸。 镁合金工件大都是近净成形的，尺寸也相当精准，修整后没有必要进行机械加工，有时为了提高表面品质，可进行振动或喷丸处理。而需要高精度二次机加工处理的，通常都是近净成形、偏差严格和重复性良好的工件。 镁合金的抗蚀性低，因此，压铸件应进行化学防腐蚀处理和表面喷涂处理。防蚀处理在铬酸盐、磷酸盐钝化剂中进行钝化和阳极氧化处理，生成的氧化膜不但能提高镁合金的抗蚀性，而且能提高基底和喷涂层的粘结力。 对压铸件进行喷涂和喷丸处理，以提高表面质量，常用的涂料为：环氧树脂、乙烯树脂、聚氨酯等。此外，为了获得光亮均匀的表面，可进行陶瓷振动抛光处理，削除残余飞边和尖角，还可以进行研磨、抛光和其他研磨处理。 在喷丸处理镁合金压铸件时，应注意附着于工件上的降低抗蚀性的杂质微粒，最好用铝丸、玻璃球和Al2O3粒子作喷丸介质，不得采用含有Fe、Cu或Ni的粒子作为喷丸，钢丸也不可用，且镁合金工件不能使用其他金属用过的喷丸进行处理。 安全工作 在镁合金压铸车间，要将安全工作放在首位。由于镁及镁合金的化学性质极为活泼，在生产时极易氧化、燃烧，甚至爆炸，必须采取对应的安全防范措施，可分为以下几方面： 锭的存放 镁及镁合金锭应储于室内，室内温度波动不可过大，不可与水汽直接接触，不可与易燃物品存于同一库内。镁燃烧，不可用水熄灭，否则不但会加速火势，还可能发生爆炸。 泄漏 在熔炼镁及镁合金时，熔体在运动剧烈或与水汽反应时易发生溅洒，因此，工作人员应穿戴防护衣服、鞋、帽、眼镜和面罩。熔炼前，锭块必须预热到大于150℃，熔炼工具须预热并保持干燥，浸入熔体宜缓慢，使其温度均匀升高，最好不使用中空工具，以免带入水汽，引发爆炸。每个炉子、压射缸体和压型下方都应放置安全容器，收集溢出物。如果是镁及镁合金粉末自燃，不要快速移开安全容器。此外，洒落在混凝土地板上的熔体会与地面上的水汽发生剧烈反应。 镁反应 液态镁或镁合金可与氧化铁发生镁热反应，宜尽量减少坩埚壁及其他与熔体接触的钢件上形成碎屑和尘渣。 灭火 若发生火灾，应立即采用灭火剂覆盖燃烧表面，阻止其接触空气中的氧。按灭火递减顺序，可采用的灭火剂有：干燥的镁及镁合金专用的低熔点盐熔剂、干燥的无铸铁氧化物碎片、干砂以及适合灭火的D型灭火器。高压D型灭火器易导致火灾蔓延，只有在万不得已的情况下才采用。在镁及镁合金火灾中，不得使用水、泡沫、SO2、CO2和CCl4灭火。清理镁合金压铸件时，采用湿法处理以免粉尘飞扬；机加时应采用切削液，以降低加工区内温度。