半固態(tài)技術(shù)達(dá)領(lǐng)先水平為汽車輕量化開綠色通道

來源：蓋世汽車網(wǎng) | 責(zé)任編輯：六月芳菲 | 發(fā)布時間： 2018-08-15 11:51 | 瀏覽量：

在當(dāng)前全球能源危機和環(huán)保壓力下，各國節(jié)能降耗政策日益嚴(yán)苛，輕量化作為有效節(jié)能降耗的途徑成為汽車行業(yè)關(guān)注的熱點。特別是在新能源汽車的迅猛發(fā)展浪潮下，受動力電池重量、動力電池續(xù)航里程的限制，車身輕量化成為新能源車企首先考慮的問題。在眾多車身輕量化材料中，從美觀耐用、輕量節(jié)能、成本較低等綜合方面看，鋁合金無疑是汽車工業(yè)化和輕量化的首選材料。

研制高性能汽車用鋁合金零部件對提高我國汽車工業(yè)的國際競爭力具有舉足輕重的作用，同時也將產(chǎn)生重大的經(jīng)濟和社會效益。目前鋁合金件最主要的成形方式是常規(guī)壓鑄，該工藝具有生產(chǎn)效率高、成本低等優(yōu)勢，但是鑄件致密度低，氣孔和縮孔含量高，嚴(yán)重減低了鑄件的力學(xué)性能和疲勞壽命，不能滿足汽車等行業(yè)對于高質(zhì)量、高性能、長壽命零部件的需求。在市場需求下，半固態(tài)壓鑄成形技術(shù)的推出滿足了汽車制造商對零部件高質(zhì)輕量的要求。

有關(guān)資料顯示，半固態(tài)壓鑄成形技術(shù)是指，鋁合金在由液態(tài)向固態(tài)凝固的過程中，溫度降至液相線和固相線之間（固液兩相區(qū)）時，通過施加一定外界影響方式，使鋁合金的顯微組織呈為一種液相包圍球狀固相的組織，在此溫度區(qū)間內(nèi)，鋁合金既可以像固體一樣具有一定固定形狀，也可以在受到輕微的外力擠壓后輕易流動，并利用鋁合金在這種狀態(tài)下進行壓鑄成形的工藝。

據(jù)了解，半固態(tài)壓鑄成形技術(shù)始創(chuàng)于上世紀(jì)70年代美國，目前在歐美日韓等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)，半固態(tài)壓鑄成形件已在汽車領(lǐng)域得到批量化應(yīng)用。該技術(shù)由徐州戴卡斯町公司引入我國，目前這項半固態(tài)技術(shù)已達(dá)到國際先進及國內(nèi)領(lǐng)先水平。

以獨特技術(shù)優(yōu)勢突破鑄造“瓶頸”

由于半固態(tài)壓鑄成形技術(shù)打破了傳統(tǒng)的枝晶凝固模式，在成分及組織均勻性，提高成形零件的綜合力學(xué)性能及降低成形內(nèi)部缺陷等方面具有獨特的優(yōu)勢。“半固態(tài)壓鑄溫度比常規(guī)壓鑄低，凝固收縮小從而鑄造疏松少（或無），充型平穩(wěn)從而氣孔缺陷和氧化物夾雜少（或無），可以進行T6熱處理和后續(xù)的焊接，可有效改善傳統(tǒng)鑄造方法存在的鑄造質(zhì)量問題。”徐州戴卡斯町總經(jīng)理佟寶群在接受蓋世汽車采訪時說到。

據(jù)佟寶群介紹，半固態(tài)壓鑄成形技術(shù)較低的成形溫度使得模具熱沖擊小，延長模具壽命。相對鍛造等熱變形成形工藝，半固態(tài)成形變形抗力小，從而可一次大變形量加工成形形狀復(fù)雜且精密度及性能要求較高的零部件，克服傳統(tǒng)鍛造方中成本高、不能成形復(fù)雜件的缺點，具有凈成形、高質(zhì)量、高性能、低能耗、低成本等諸多獨特的優(yōu)點，被國內(nèi)外研究學(xué)者譽為21世紀(jì)最具前途的金屬加工技術(shù)之一。

鑄造工藝對比

具體來說，半固態(tài)壓鑄成形技術(shù)和其它成形工藝相比，其優(yōu)勢主要有體現(xiàn)在以下幾方面：

首先，半固態(tài)壓鑄成形可以有效控制鑄件內(nèi)部氣孔缺陷含量。在流動過程中，半固態(tài)金屬呈現(xiàn)出有序、可控的宏觀流動狀態(tài)，不同于液態(tài)金屬的混亂、不可控的宏觀流動狀態(tài)。利用這一特性，可以使金屬流體按設(shè)計順序有序充填金屬模具型腔，將型腔空氣推至型腔末端，最后通過排氣槽排出，避免了型腔氣體的卷入，減少氣孔缺陷，提高鑄件的致密性。

半固態(tài)壓鑄成形還可以有效控制鑄件內(nèi)部縮孔缺陷含量。金屬從液態(tài)凝固到固態(tài)，需要經(jīng)歷液態(tài)收縮和凝固收縮兩個體積收縮過程，從半固態(tài)凝固到固態(tài)，僅需要經(jīng)歷凝固收縮一個體積收縮過程。與液態(tài)金屬相比，半固態(tài)金屬在凝固過程中的體積收縮率較小。在自然凝固的條件下，同等體積的半固態(tài)金屬產(chǎn)生的縮孔體積要比液態(tài)金屬少。

此外，半固態(tài)壓鑄成形還能有效減少鑄件的熱裂傾向。熱裂產(chǎn)生的根源是合金在凝固過程產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，半固態(tài)壓鑄成形技術(shù)，消除了枝晶搭接產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，同時減小合金收縮量，從而減小熱裂的發(fā)生傾向。

優(yōu)質(zhì)的半固態(tài)壓鑄成形件，由于內(nèi)部沒有氣孔，鑄件可進行高溫?zé)崽幚恚瑥亩蛇M一步提升產(chǎn)能，且鑄件具有良好的可焊性。半固態(tài)壓鑄成形技術(shù)也沿襲了常規(guī)壓鑄成形生產(chǎn)效率高的特點，非常適合大批量零部件的制備。

成熟的技術(shù)產(chǎn)業(yè)化助力車輛減重

目前，在歐美日韓等發(fā)達(dá)國家，半固態(tài)壓鑄成形件已批量化應(yīng)用于汽車領(lǐng)域。例如意大利的Stampal公司使用半固態(tài)壓鑄技術(shù)為Alfa Romeo Spider跑車制備多連桿汽車懸架，英國康明斯渦輪技術(shù)公司采用了半固態(tài)壓鑄成形的渦輪增壓器319s鋁合金葉輪，美國IDRAPrince公司使用半固態(tài)壓鑄成形技術(shù)制備了油泵濾清器380鋁合金殼體，泰國GISSCO公司使用半固態(tài)壓鑄成形技術(shù)制備了7075鋁合金剎車卡鉗。在我國，半固態(tài)壓鑄成形技術(shù)開發(fā)應(yīng)用在汽車結(jié)構(gòu)件、連接件、支架、剎車卡鉗，以及對氣密性有嚴(yán)格要求的電機、發(fā)動機、車用空調(diào)壓縮機等領(lǐng)域。

徐州戴卡斯町應(yīng)用于汽車領(lǐng)域的產(chǎn)品

實際上，半固態(tài)鋁合金壓鑄產(chǎn)品因其出色的力學(xué)性能和氣密性，被廣泛應(yīng)用于各類車輛結(jié)構(gòu)件。佟寶群對徐州戴卡斯町的產(chǎn)品體系進行了介紹，他指出，半固態(tài)鋁合金壓鑄產(chǎn)品具有優(yōu)異的力學(xué)性能，可用來制成乘用車結(jié)構(gòu)件，如支臂、控制臂、發(fā)動機支架、懸置支架、減震支架、剎車制動系統(tǒng)卡鉗、渦旋壓縮機動靜盤以及全鋁車身中復(fù)雜連接件等；由于半固態(tài)鋁合金壓鑄產(chǎn)品良好的氣密性，也可用來生產(chǎn)車輛的各種水泵、油泵、柴油車高壓泵、汽車空調(diào)壓縮機外殼等。此外，在商用車領(lǐng)域還可用半固態(tài)鋁合金壓鑄件取代鑄鐵件，如重卡1號、2號支架以及重卡變速箱和換擋撥插等。

根據(jù)半固態(tài)鋁合金壓鑄產(chǎn)品特點，徐州戴卡斯町已形成上述產(chǎn)品體系，滿足了市場對高質(zhì)量鋁制汽車零部件的需求。同時，公司對產(chǎn)品實行嚴(yán)格檢測制度，每種新產(chǎn)品試生產(chǎn)成功后均送到公司質(zhì)檢中心檢測，檢測合格后再送交第三方檢測機構(gòu)檢測，對每批訂單產(chǎn)品質(zhì)檢中心都在按照標(biāo)準(zhǔn)要求嚴(yán)格檢測后出具質(zhì)量報告，以確保質(zhì)量穩(wěn)定可靠。徐州戴卡斯町擁有國內(nèi)最先進的全自動半固態(tài)壓鑄島，同時設(shè)置了質(zhì)量檢測中心、CNC加工中心和熱處理中心，確保產(chǎn)品具有穩(wěn)定生產(chǎn)能力，目前每年可生產(chǎn)50-60萬模半固態(tài)鋁合金壓鑄產(chǎn)品。

徐州戴卡斯町技術(shù)專家顧問、國家“千人計劃”特聘專家朱強博士

而徐州戴卡斯町以先進的半固態(tài)壓鑄成形技術(shù)領(lǐng)先行業(yè)的背后實際上源于國家“千人計劃”專家團隊的堅實支撐。據(jù)了解，公司由國家“千人計劃”特聘專家朱強博士率領(lǐng)的技術(shù)團隊提供技術(shù)支持，朱強博士作為徐州戴卡斯町特聘專家顧問，曾擔(dān)任第十五屆國際復(fù)合材料與合金半固態(tài)加工技術(shù)大會主席和中國制造2025-裝備制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級主題峰會大會主席。他先后在北京科技大學(xué)、英國康明斯渦輪增壓技術(shù)公司、北京有色金屬研究總院學(xué)習(xí)和工作。主要從事金屬材料特種鑄造、金屬熱加工形變行為。近5年先后參與或主持國家國際合作、“863”、科技支撐、“十三五”國家重點基礎(chǔ)材料研發(fā)計劃和材料基因組等國家項目。

關(guān)于今后的發(fā)展布局和規(guī)劃，佟寶群表示，除了常規(guī)的汽車鋁合金結(jié)構(gòu)件外，未來將重點發(fā)展新能源全鋁車身特有的結(jié)構(gòu)件，此外，汽車行業(yè)對氣密性要求高的缸體、閥體，壓縮機的殼體以及空調(diào)壓縮機的動盤和靜盤也都將列入產(chǎn)品體系。“由于汽車產(chǎn)品對鋁合金材料的不同要求，我們需要開發(fā)出來更多適用于半固態(tài)工藝的新材料來應(yīng)對市場，如顆粒增強鋁基復(fù)合材料。碳化硅顆粒增強鋁基復(fù)合材料具有高比強、高比剛、高耐磨、低熱膨脹及優(yōu)良的減震性尺寸穩(wěn)定性等綜合性能，是航空航天、汽車制造等領(lǐng)域關(guān)鍵零部件輕量化的理想材料，希望憑借半固態(tài)壓鑄成形這一核心技術(shù)，在市場導(dǎo)向下實現(xiàn)企業(yè)和行業(yè)的共贏。”