【正文】 2000 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.Keywords: Thixoforming。e WR. Aluminium semisolid processing: from billet to the finished part. In: Bhasin AK, Moore JJ, Young KP, Midson S, editors. Proceedings of the Fifth International Conference on SemiSolid Processing of Alloys and Composites. Golden, Colorado, 2325 June 1998:xviixxxi.[3] Kapranos P. Value engineering in aluminium structures.Proceedings of the International Conference on Aluminium 98:aluminium products and : Messe Essen,Paper 33, 2325 Sept. 1998:17.[4] Gabathuler JP, Huber HJ, Erling J. Specific properties parts using the thixocasting process. Proceedings of theInternational Conference on Aluminium Alloys: new process technologies. Associazonne Italiana Metallurgia. Italy: Ravenna,1993:169180.[5]Kirkwood DH. Semisolid metal processing. Int Mat Rev 1993。 觸變成形顯然是一種具有近凈成形能力的過程。對產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)完整性的自信將會允許制造商以避免“過度設(shè)計(jì)”，從而生產(chǎn)更好的產(chǎn)品。事實(shí)證明，基于傳統(tǒng)壓鑄模具設(shè)計(jì)的實(shí)踐是不夠的。 圖9。最后，必須交代一下，無需拍攝。的牽引角，包括模具上的加工痕跡并沒有完全暢通。這是因?yàn)橛脕戆惭b感應(yīng)加熱塞的底座和使其進(jìn)入模具的力是來自于非導(dǎo)體，非金屬材料（sindanyo或Tufnol）。 圖9顯示，在一般情況下，其中一維是大于平均值，這兩個(gè)板塊和垂直對面的測量也比較大（但是107樣本的外圍沒有測量）。在一系列拍照前后的模具測量未顯示出明顯差異，這可能導(dǎo)致磨損。通過這些，由于不準(zhǔn)確的模具制造或終板變形而引起的任何變化都可以被隔離，這是可能的。一個(gè)重要的偏差就意味著轉(zhuǎn)子不會真正的運(yùn)行，并且會導(dǎo)致電機(jī)使用壽命的減少。 這些缺陷的原因?qū)⒃谙挛挠懻摗颖颈凰偷讲剪斂艘绯鎏畛涑掷m(xù)：在模具的盡頭漿料不會反流回來。該模具可以在實(shí)用范圍內(nèi)用于優(yōu)化模具填充圖形。計(jì)算機(jī)模型的粘度進(jìn)行了調(diào)整，這樣使得從局部填充中獲得的模具填充圖案是可以重復(fù)生產(chǎn)的。然而，人們發(fā)現(xiàn)，最初模具設(shè)計(jì)中的錐形澆口導(dǎo)致漿料優(yōu)先從組件的中心流出來，過早的填充了溢出部位，然后在回流到入口。 再生產(chǎn)的流通模式采用CFD實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)。 建立可再生的團(tuán)狀加熱體和ram速度以及模具溫度的感應(yīng)加熱和觸變成形試驗(yàn)對于確保完成模具的填充是必要的。感應(yīng)加熱的余料是由中頻發(fā)電機(jī)提供（泰勒梅感應(yīng)有限公司貝克韋爾）。此配置是最好的觸變終板的照片圖2. 模具材料為H13（非硬化），使用的合金是Alr 7Sir 6Sir 3Cur ，這是磁流體動力學(xué)攪拌的商業(yè)化生產(chǎn)，這是一個(gè)獲得的球狀微觀結(jié)構(gòu)的方法。工業(yè)中的意圖是削減成本方面的壓力，快讀的非硬化“半死”或注入，以適應(yīng)定制安裝法蘭，與鑄鐵方式相比，壓力鑄造能減少交貨時(shí)間 圖1 適用于電動馬達(dá)終板的模具 如圖1，由我們的合作伙伴布魯克2 觸變成形的電動馬達(dá)終板 模具設(shè)計(jì)的優(yōu)化運(yùn)動終板與轉(zhuǎn)子軸中心孔和邊緣的插口是安裝到到磁盤電機(jī)的內(nèi)部。 第二個(gè)障礙是缺乏一個(gè)能夠說明觸變組件真的是“近凈形”的公開的可獲得的定量數(shù)據(jù)。現(xiàn)在的階段是有數(shù)百萬汽車零部件在我們?nèi)粘ｑ{駛的汽車上使用。 因?yàn)樗且粋€(gè)相對較新的加工工藝，半固態(tài)成形必須通過已經(jīng)開發(fā)的合金建立自己的。這個(gè)非同尋常的行為第一次被發(fā)現(xiàn)在麻省理工學(xué)院并引發(fā)了有關(guān)合金漿料觸變和加工利用的大量工作，利用灌裝模具溫度較低的泥漿以非湍流方式流動的優(yōu)點(diǎn)。合金必須有一個(gè)明顯的熔點(diǎn)范圍以及在形成顯微結(jié)構(gòu)之前必須由在液體基體的固態(tài)金屬球體組成。這是通過一個(gè)指示組件的觸變的研究——電動機(jī)終板。但是，我們應(yīng)該清楚的意識到，在北美、歐洲、日本所有鋁鑄件的產(chǎn)量達(dá)到2500萬噸，但是半固態(tài)成形的只占約1%。套板由于直接承受壓射或增壓過程帶來的型腔脹型力，因此，必須對套板的壁厚進(jìn)行校核。 成形套板壁厚的校核套板的鑲塊安裝孔邊至套板的外側(cè)的距離稱為套板的邊框?qū)挾?，也可簡稱為套板壁厚。根據(jù)需要在動，定模部分分別布置48個(gè)電加熱元件安裝孔，布置時(shí)應(yīng)避免與活動型芯或推桿發(fā)生干涉。加熱模具的方法有噴燈、噴槍、煤氣加熱、電加熱器加熱、電感應(yīng)、紅外線加熱 圖 電加熱棒示意圖等。如下圖所示： 圖 鑲塊布置示意圖（1）零件表面粗糙度 根據(jù)參考文獻(xiàn)[15]，推桿與金屬液接觸表面粗糙度為，推桿，復(fù)位桿和推板導(dǎo)柱配合表面粗糙度為，推板和推板固定板配合表面粗糙度為，其他非工作的非配合表面。（1）推板的限位裝置 限位機(jī)構(gòu)如下圖所示，利用限位釘對推板進(jìn)行精確定位。按下式計(jì)算： F包式中，S—型芯被包緊的面積（）；P—擠壓應(yīng)力，鋁合金取1012MPa；—壓鑄合金對型芯的摩擦系數(shù)（）；—型芯成形部分的出模斜度。（1）推桿的結(jié)構(gòu) 采用圓形截面的推桿結(jié)構(gòu)，如圖41所示。引導(dǎo)推出機(jī)構(gòu)往復(fù)運(yùn)動的移動方向，并承受推出機(jī)構(gòu)等構(gòu)件的重量，防止移動時(shí)傾斜，如推板導(dǎo)柱和推板導(dǎo)套等。但在側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)是斜滑塊側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)時(shí)，合模時(shí)，在定模板的推動作用下，斜滑塊沿斜向?qū)Щ蹨?zhǔn)確復(fù)位，所以無需設(shè)置推出機(jī)構(gòu)的復(fù)位元件。推出機(jī)構(gòu)一般由下列部分組成：（1）推出元件。公式為： 型腔尺寸計(jì)算公式： 式中，D,H型腔尺寸或型腔深度尺寸（mm）； 鑄件外形（如軸徑、長度、寬度或者高度）的最大極限尺寸（mm）； 鑄件計(jì)算收縮率（%）； 鑄件公稱尺寸的偏差（mm）； 成形部分公稱尺寸的制造偏差（mm）。中心尺寸有：L121，L220。成型零件尺寸制造偏差=。把尺寸變大的尺寸稱為趨于增大尺寸，變小的尺寸稱為趨于變小尺寸。取該課題中半固態(tài)擠壓鋁合金的自由收縮=%，阻礙收縮為，混合收縮為=%。收縮分三種情況：（1）自由收縮 在型腔內(nèi)的壓鑄件沒有成型零件的阻礙作用，圖中。由此可見，影響鑄件精度的因素很多，確定成形尺寸時(shí)，應(yīng)綜合考慮各種因素，其中合金的凝固收縮則是成形尺寸計(jì)算工作的基礎(chǔ)。同時(shí)需要在定模套板上開設(shè)起模槽，設(shè)計(jì)該起模槽深度為3mm。 在設(shè)計(jì)推出板時(shí)，主要考慮到以下幾點(diǎn)：①推出板應(yīng)有足夠的厚度，以保證強(qiáng)度和剛度的需要，防止因金屬液的間接沖擊或脫模阻力產(chǎn)生的變形。③模座的底端面，在合模時(shí)承受壓鑄機(jī)的合模力，在開模時(shí)承受動模部分自身重力，在推出壓鑄件時(shí)又承受推出反力。（5）動模支承板動模支承板的主要作用是：承受金屬液填充壓力的沖擊，而不產(chǎn)生不允許范圍內(nèi)的變形。②設(shè)置鑄件脫模的推出元件，如推桿、推管、卸料板以及復(fù)位桿等。②設(shè)置澆口套，形成澆注系統(tǒng)的通道。（1）定模座板除不通孔的模體結(jié)構(gòu)外，凡通孔的模體結(jié)構(gòu)均應(yīng)設(shè)置定模座板。為了使型腔中的氣體在壓射時(shí)盡可能多的排出，應(yīng)將排氣槽設(shè)置在合金液最后充填的部位。 綜合以上原則，如圖29所示，選用半圓形結(jié)構(gòu)的排溢系統(tǒng)。②當(dāng)遇有型芯阻礙而使合金液分成兩股時(shí)，在型芯的附近要設(shè)有溢流槽。澆口套內(nèi)徑與壓室內(nèi)徑相同，由于壓鑄機(jī)選擇型號為J1113，其壓室直徑為40mm，50mm，60mm。采用類T型澆道，截面為矩形。 通過內(nèi)澆口金屬液的體積為兩部分，一部分是成形零件的體積，另一部分是溢流槽中的體積。取充填時(shí)間t=。按照熔融合金引入型腔的方式不同，即內(nèi)澆口的位置和形式不同，澆注系統(tǒng)可分為平扁側(cè)澆口、帶導(dǎo)流包的側(cè)澆口、端面?zhèn)葷部?、鉗形澆口、切線澆口、環(huán)形澆口、半環(huán)形澆口、中心澆口、點(diǎn)澆口等等。它能調(diào)節(jié)充填速度、充填時(shí)間、型腔溫度，因此它決定著壓鑄件表面質(zhì)量以及內(nèi)部顯微組織狀態(tài)，同時(shí)也影響壓鑄生產(chǎn)的效果和模具的壽命[14]。由于該半固態(tài)擠壓件的結(jié)構(gòu)為具有對稱圖 分型面設(shè)計(jì) 性。除以上各結(jié)構(gòu)單元外，模具內(nèi)還有其它用于固定各相關(guān)零件的內(nèi)六角螺栓以及銷釘?shù)萚17]。為便于清理雜物或防止雜物影響推板的正確復(fù)位，還在推板底部設(shè)置限位釘。它們的作用是引導(dǎo)動模板與定模板在開模和合模時(shí)能沿導(dǎo)滑方向移動，并準(zhǔn)確定位。由于成型零件和澆注系統(tǒng)的零件均與高溫的金屬液直接接觸，所以它們應(yīng)選用經(jīng)過熱處理的耐熱鋼制造。構(gòu)成成型部分的零件即為成型零件。定模固定在壓鑄機(jī)壓室一方的定模座板上，是金屬液開始進(jìn)入模具型腔的部分，也是模具型腔的所在部分之一。4半固態(tài)擠壓模具設(shè)計(jì)概述 作為壓鑄模生產(chǎn)的三要素之一，壓鑄模設(shè)計(jì)質(zhì)量直接影響著壓鑄件成形的形狀、尺寸、精度和表面質(zhì)量等。故有 查閱《壓鑄模設(shè)計(jì)手冊》中的壓鑄機(jī)的主要參數(shù)，考慮產(chǎn)品實(shí)際情況及現(xiàn)有條件，選擇125t的J1113臥式冷室壓鑄機(jī)?？汕蟮闹髅浶土椋? 計(jì)算鎖模力由于該套模具中不含有側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)，故不必考慮分脹型力。鎖模力的作用主要是為了克服壓射時(shí)的脹型力，以鎖緊模具的分型面，防止因模具被脹開，引起金屬液飛濺傷人和影響擠壓件尺寸精度的現(xiàn)象發(fā)生。 (c)開模過程 半固態(tài)擠壓成型后，開啟模具，使擠壓件脫離型腔，同時(shí)壓射沖頭1將澆注余料頂出壓室。 半固態(tài)擠壓成型過程利用臥式冷室壓鑄機(jī)來實(shí)現(xiàn)半固態(tài)擠壓成型工藝主要需經(jīng)歷4個(gè)步驟，如圖24所示：(a) 合模過程　 (b)壓射過程 (c)開模過程 　　 (d)鑄件推出過程 (a)合模過程 模具閉合后，壓射沖頭1復(fù)位至壓室2的端口處，將足量的液態(tài)金屬3注入壓室2內(nèi)。(3)頂出機(jī)構(gòu) 在壓鑄件冷卻固化成型并開啟模具后，頂出缸驅(qū)動壓鑄模的推出機(jī)構(gòu)，將成型壓鑄件及澆注余料從模具中頂出，并脫出模體，其中包括頂出缸和頂桿。根據(jù)《鑄造工程師手冊》，選取加工余量等級為D57，則根據(jù)直徑100mm查表。鑄件的加工余量數(shù)值按照有加工要求的表面上最大基本尺寸和該表面距它的加工基準(zhǔn)間尺寸兩者中較大的尺寸所在尺寸范圍，從鑄件加工余量表中選取。同時(shí)，由于壓鑄件內(nèi)部可能有氣孔，所以應(yīng)盡量避免再進(jìn)行機(jī)械加工。隨著模具使用次數(shù)的增加，通常壓鑄件的表面粗糙度值會逐漸變大。壓鑄件尺寸公差可以控制在CT4～CT8級，但不同合金可以達(dá)到的等級范圍有所不同，一般鋁合金可以達(dá)到CT4～CT7級。導(dǎo)致擠壓件尺寸偏差的原因有很多，包括工作環(huán)境溫度的高地、合金自身化學(xué)成分的偏差、合金金屬收縮率的波動、開模、抽芯及推出機(jī)構(gòu)運(yùn)動狀態(tài)的穩(wěn)定程度、模具使用過程中的磨損量引起的誤差等，這些原因又互相交織在一起，彼此互相影響。如分型面的選擇，澆道的設(shè)計(jì)，推出機(jī)構(gòu)的設(shè)置，收縮規(guī)律的掌握，精度的保證，缺陷的種類及其程度等，都是與壓鑄機(jī)本身的壓鑄工藝性的優(yōu)劣相關(guān)的。（2）脫模斜度的尺寸配合面外表面最小脫模斜度α取，內(nèi)表面最小脫模斜度β取。為保證有足夠的加工余量，型腔尺寸以小端為基準(zhǔn)，加上加工余量，另一端按脫模斜度相應(yīng)增大；型芯尺寸以大端 為基準(zhǔn)，減去加工余量，另一端按脫模斜度相應(yīng)減少。當(dāng)鑄件的結(jié)構(gòu)斜度不足或者鑄件的結(jié)構(gòu)影響了鑄件的脫模時(shí)，則必須設(shè)置一定斜度的起模斜度或者增加模具鑲塊，來解決鑄件脫模困難的問題。根據(jù)該模具的特點(diǎn)，選擇r=1mm。鑄造圓角有助于金屬液的流動，減少渦流，氣體容易排出，有利于成形；同時(shí)又避免尖角處產(chǎn)生應(yīng)力集中而開裂。鋁合金壓鑄件的適宜壁厚1～6mm。在該模具設(shè)計(jì)中僅需進(jìn)行壁厚、肋、鑄造圓角和脫模斜度的設(shè)計(jì)。綜上所述，壓鑄模具的合理設(shè)計(jì)對于生產(chǎn)出高質(zhì)量的鑄件具有重要意義。模具的加工、裝配要到位，配合需適當(dāng)，壓鑄模具的優(yōu)化也是一個(gè)重要方面。半固態(tài)壓鑄的出現(xiàn)，為解決鋼鐵材料壓鑄模壽命低的問題提供了一個(gè)方法，而且對提高鑄件質(zhì)量、改善壓鑄機(jī)鴨舌系統(tǒng)的工作條件，都有一定的作用，所以是用途的一種新工藝[11]。（3）精速密壓鑄精速密壓鑄是一種精確地、快速的和密實(shí)的壓鑄方法，又稱套筒雙沖頭壓鑄法。因此出現(xiàn)了充氧壓鑄的新工藝[9]。由于現(xiàn)代壓鑄機(jī)可以在幾分之一秒內(nèi)抽成需要的真空度，并且隨著鑄型中反壓力的減小，增大了鑄件的結(jié)晶速度，縮短了鑄件在鑄型中的停留時(shí)間。目前，真空壓鑄只用于生產(chǎn)要求耐壓、機(jī)械強(qiáng)度高或要求熱處理的高質(zhì)量零件，其今后的發(fā)展趨向是解決厚壁鑄件和消除熱節(jié)部位的縮孔，從而更有效地應(yīng)用于可熱處理和可焊接的零件。(1)真空壓鑄真空壓鑄是利用輔助設(shè)備將壓鑄型腔內(nèi)的空氣抽除且形成真空狀態(tài)，并在真空狀態(tài)下將金屬液壓鑄成形的方法。例如，為了消除壓鑄件內(nèi)部的氣孔、縮孔、縮松，改善鑄件的質(zhì)量，出現(xiàn)了雙沖頭（或稱精、速、密）壓鑄；為了壓鑄帶有鑲嵌件的鑄件及實(shí)現(xiàn)真空壓鑄，出現(xiàn)了水平分型的全立式壓鑄機(jī)；為了提高壓射速度和實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)增加壓射力以便對熔融合金進(jìn)行有效地增壓，以提高鑄件的致密度，而發(fā)展了三級壓射系統(tǒng)的壓鑄機(jī)。由此可見，我國不能算作壓鑄強(qiáng)國，只能是壓鑄大國。