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鋁合金壓鑄技術(shù)發(fā)展前景預(yù)測-壓鑄展-鑄造展-2016第十七屆廣州國際壓鑄、鑄造及工業(yè)爐展覽會(huì)-中國最受關(guān)注的壓鑄鑄造展會(huì)-巨浪展覽-The 17th Guangzhou Die-casting, Foundry & Industry Furnace Exhibition
2015年9月22日 壓鑄展-鑄造展- Die-casting expo-foundry expo |
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中國的壓鑄工業(yè)在20世紀(jì)90年代以后迅速發(fā)展，已成為一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)。目前，汽車用鋁合金成形工藝中應(yīng)用最廣泛的工藝就是鋁合金壓鑄，它在各種汽車成型工藝方法中占49%。
中國現(xiàn)有壓鑄企業(yè)3000家左右，壓鑄件產(chǎn)量從1995年的26.6萬噸上升到2005年的87萬噸，年增長率保持在20%以上，其中鋁合金壓鑄件占所有壓鑄件產(chǎn)量的3/4以上。中國壓鑄件產(chǎn)品的種類呈多元化，包括汽車、摩托車、通訊、家電、五金制品、電動(dòng)工具、IT、照明、扶梯梯級(jí)、玩具燈等。隨著技術(shù)水平和產(chǎn)品開發(fā)能力的提高，壓鑄產(chǎn)品種類和應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)寬，其壓鑄設(shè)備、壓鑄模和壓鑄工藝都發(fā)生了巨大的變化。壓鑄鋁合金壓鑄鋁合金自1914年投入商業(yè)化生產(chǎn)以來，隨著汽車工業(yè)的發(fā)展和冷室壓鑄機(jī)的發(fā)明，得到了快速發(fā)展。
壓鑄鋁合金按性能分為中低強(qiáng)度(如中國的Y102)和高強(qiáng)度(如中國的Y112)兩種。目前工業(yè)應(yīng)用的壓鑄鋁合金主要有以下幾大系列:Al-Si、Al-Mg、Al-Si-Cu、Al-Si-Mg、Al-Si-Cu-Mg、Al-Zn等。壓鑄鋁合金力學(xué)性能的提高往往伴隨著鑄造工藝性能的降低，壓力鑄造因其高壓快速凝固的特點(diǎn)使這種矛盾在某些方面更加突出，因此一般壓鑄件難于進(jìn)行固溶熱處理，這就制約了壓鑄鋁合金力學(xué)性能的提高，雖然充氧壓鑄、真空壓鑄等是提高合金力學(xué)性能的有效途徑，但廣泛采用仍有一定難度，所以新型壓鑄鋁合金的開發(fā)研制一直在進(jìn)行。先進(jìn)的壓鑄技術(shù)早期的臥式冷室壓鑄機(jī)的壓鑄過程只有一個(gè)速度壓送金屬液進(jìn)入模具，壓射速度只有1m～2m/s。采用這種工藝，鑄件內(nèi)部氣孔多，組織疏松，不久便改進(jìn)為2級(jí)壓射，把壓射過程簡單地分解為慢速和快速2個(gè)階段，但快速的速度也不過3m/s，后來為了增加壓鑄件的致密度，在慢速和快速之后增加了一個(gè)壓力提升的階段，成為慢壓射，快壓射和增壓3個(gè)階段，這就是經(jīng)典的3段壓射。
真空壓鑄法與普通壓鑄法相比具有以下特點(diǎn):(1)氣孔率大大降低;(2)真空壓鑄的鑄件的硬度高，微觀組織細(xì)小;(3)真空壓鑄件的力學(xué)性能較高。近來，真空壓鑄以抽除型腔中的氣體為主，主要有兩種形式:(1)從模具中直接抽氣;(2)置模具于真空箱中抽氣。采用真空壓鑄時(shí)，模具的排氣道位置和排氣道面積的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。排氣道存在一個(gè)“臨界面積”，其與型腔內(nèi)抽出的氣體量、抽氣時(shí)間及充填時(shí)間有關(guān)。
電磁泵低壓鑄造電磁泵低壓鑄造是一種新崛起的低壓鑄造工藝，與氣體式低壓鑄造技術(shù)相比，在加壓方式方面是完全不同的。其采用非接觸式的電磁力直接作用于液態(tài)金屬，大大降低了由于壓縮空氣不純及壓縮空氣中氧的分壓過高所帶來的氧化和吸氣等問題，實(shí)現(xiàn)了鋁液的平穩(wěn)輸送和充型，可防止由于紊流造成的二次污染。另外電磁泵系統(tǒng)完全采用計(jì)算機(jī)數(shù)字控制，工藝執(zhí)行非常準(zhǔn)確、重復(fù)性好，使鋁合金鑄件在成品率、力學(xué)性能、表面質(zhì)量和金屬利用率等方面都具有明顯的優(yōu)勢。這項(xiàng)技術(shù)隨著研究的不斷深入，工藝也愈來愈成熟。
壓鑄設(shè)備的發(fā)展通過近幾年的發(fā)展，中國壓鑄機(jī)的設(shè)計(jì)水平、技術(shù)參數(shù)、性能指標(biāo)、機(jī)械結(jié)構(gòu)和制造質(zhì)量等都有不同程度的提高，特別是冷室壓鑄機(jī)，由原來的全液壓合型機(jī)構(gòu)改為曲肘式合型機(jī)構(gòu)，同時(shí)還增加了自動(dòng)裝料，自動(dòng)噴涂，自動(dòng)取件，自動(dòng)切料邊等，電器也由普通電源控制改為計(jì)算機(jī)控制，操控水平大大提高，有的已經(jīng)達(dá)到或接近國際水平，正在向大型化、自動(dòng)化和單元化進(jìn)軍。在此期間，國內(nèi)新的壓鑄機(jī)企業(yè)陸續(xù)嶄露頭角，其中香港力勁公司是典型的代表，該公司開發(fā)了多項(xiàng)國內(nèi)領(lǐng)先的壓鑄機(jī)型，例如，臥式冷室壓鑄機(jī)最大空壓射速度6m/s(1997年)和8m/s(2000年初)，鎂合金熱室壓鑄機(jī)(2000年初)勻加速壓射系統(tǒng)(2002年)，最大空壓射速度10m/s及多段壓鑄系統(tǒng)(2004年6月)，實(shí)時(shí)控制壓射系統(tǒng)(2004年8月)和鎖模力30000kN的大型壓鑄機(jī)(2004年7月)等。
中小型壓鑄機(jī)仍以國產(chǎn)設(shè)備為主。國產(chǎn)壓鑄機(jī)與國外先進(jìn)的壓鑄設(shè)備的差距主要表現(xiàn)在以下幾方面:(1)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)落后;(2)漏油嚴(yán)重;(3)可靠性差:這是國產(chǎn)壓鑄機(jī)最突出的缺陷，據(jù)了解，國產(chǎn)壓鑄機(jī)的平均無故障運(yùn)行時(shí)間不到3000小時(shí)，甚至達(dá)不到國外50和60年代的水平。而國外一般超過20000小時(shí);(4)品種規(guī)格不全，配套能力差:雖然在臥式冷室壓鑄機(jī)方面已基本成系列，但仍有個(gè)別斷檔，如從16000kN到28000kN間就無產(chǎn)品。熱室壓鑄機(jī)也缺少4000kN以上的產(chǎn)品。壓鑄模具的發(fā)展最早的壓鑄模模芯材料選用的是45?鋼、鑄鋼和鍛鋼等，由于其耐高溫沖擊性差，所以當(dāng)時(shí)使用壽命也較短。隨著科技的發(fā)展，壓鑄模芯材料也發(fā)生了重大變化，現(xiàn)都采用高溫、高強(qiáng)度的3Cr2N8VH13熱鍛鋼作為模芯材料，近年來又采用了進(jìn)口的8407材料，使模具的使用壽命大大提高，特別是近年國內(nèi)大部分廠都采用了計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)及模擬充填技術(shù)，使壓鑄模生產(chǎn)質(zhì)量大大提高，生產(chǎn)期大大縮短。
據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2015-2020年中國壓鑄行業(yè)市場前瞻與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報(bào)告》顯示：1996年至2004模具產(chǎn)量年平均增長率14%，2003年壓鑄模當(dāng)年產(chǎn)值為38億元。目前，中國國內(nèi)模具對(duì)市場的滿足率僅為80%左右，其中以中低檔模具為主，大型、復(fù)雜的精密模具，在生產(chǎn)技術(shù)、模具質(zhì)量和壽命以及生產(chǎn)能力方面均不能滿足國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。研究及發(fā)展方向汽車、摩托車工業(yè)以及汽車附件的消耗和配套產(chǎn)品的需求，為壓鑄件生產(chǎn)提供了一個(gè)廣闊的市場，壓鑄鋁合金在汽車上的應(yīng)用也將不斷擴(kuò)大。
在今后的壓鑄技術(shù)研究與開發(fā)中，鋁合金壓鑄的深化依然會(huì)是壓鑄技術(shù)發(fā)展的一個(gè)主要方向。為了適應(yīng)市場需求，今后應(yīng)進(jìn)一步解決以下問題:(1)推廣應(yīng)用新型高強(qiáng)度、高耐磨性的壓鑄合金，研究可著色的壓鑄合金以及用于有特殊安全性要求的鑄件等方面的新型壓鑄合金;(2)開發(fā)性能穩(wěn)定、成分易于控制的壓鑄鋁合金;(3)簡化合金成分，減少合金牌號(hào)，為實(shí)現(xiàn)綠色化生產(chǎn)提供基礎(chǔ);(4)進(jìn)一步完善壓鑄新工藝(真空壓鑄、充氧壓鑄、半固態(tài)壓鑄、擠壓鑄造等);(5)提高對(duì)市場的快速反應(yīng)能力，推行并行工程(CE)和快速原型制造技術(shù)(RPM);(6)開展CAD/CAM/CAE系統(tǒng)的研究與開發(fā);(7)開發(fā)和應(yīng)用更多的壓鑄鋁合金汽車零部件。
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Guangzhou Die-casting, Foundry & Industry Furnace Exhibition
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