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Kurze Einführung in die halbfeste Umformtechnologie von Magnesiumlegierungen

Semi-Solid-Forming-Technologie, auch bekannt als Semi-Solid-Matrize Schmieden oder thixotropes Werkzeug Schmieden, ist eine neue Teilebearbeitungstechnologie, die eine fortschrittliche Umformtechnologie zwischen der Flüssigumformung (Gießen) und der Massivumformung (Druckbearbeitung) darstellt. Die Idee ist, die erstarrte Metallschmelze durch physikalische oder mechanische Methoden kräftig zu rühren, um die erstarrten Dendritenäste niederzuschlagen und in der Schmelze gleichmäßig zu suspendieren, um eine Art schwimmender kugelförmiger Primärfeststoff zu bilden. Die gemischte Fest-Flüssig-Aufschlämmung ist eine rheologische Aufschlämmung, und das Volumen der Festphase beträgt gewöhnlich 50 bis 90 %.

Beim Gießen von Magnesiumlegierungsgussteilen wird nicht nur gehofft, dass die Schmelze eine gute Fließfähigkeit aufweist, zufriedenstellend gefüllt und geformt werden kann, gut zugeführt werden kann, um Defekte wie Schrumpfung und Porosität zu beseitigen, sondern auch eine feine und gleichmäßige Kornstruktur erhalten kann. Es gibt keine oder leichte Entmischung der Komponenten, um den Zweck einer hohen Gussteildichte, einer ausgezeichneten Struktur und Leistung sowie einer hohen Maßgenauigkeit zu erreichen. Die Semi-Solid-Forming-Technologie ist eine fortschrittliche Gießtechnologie, die sich im Stadium der Entwicklung und Vervollkommnung befindet. Obwohl die Massenproduktion von Autorädern und elektronischen Teilen in den Vereinigten Staaten und Europa angewendet wird, sind die Produkte in kleinen Chargen nicht wettbewerbsfähig.
Die Fließfähigkeit der Metallschmelze während des Erstarrungsprozesses hängt nicht nur eng mit ihren inhärenten Eigenschaften zusammen, sondern auch mit der Morphologie, Größe und dem Volumenanteil der primären festen Phase in der Schmelze. Die halbfeste Umformtechnik löst dieses komplexe technische Problem gut. Es kann Magnesiumlegierungsteile mit hervorragender Leistung gießen.

Schematische Darstellung des halbfesten Spritzgussverfahrens aus Magnesiumlegierung

Im Vergleich zum konventionellen Gießverfahren und Druckbearbeitungsverfahren weist das Semi-Solid-Umformverfahren folgende Eigenschaften auf:

Kurze Einführung in die halbfeste Umformtechnologie von Magnesiumlegierungen
Die Umformtemperatur ist niedriger als beim herkömmlichen Gießverfahren, Energieeinsparung und Emissionsreduzierung, und die Schmelze hat während des Erstarrungsprozesses einen Teil der latenten Wärme abgegeben, was den Thermoschock an die Form stark reduziert und die Lebensdauer der Form verbessert; weil die halbfeste Aufschlämmung eine Art ist Es ist eine Fest-Flüssig-Mischung, der Umformdruck wird stark reduziert, es ist einfach, große Werkstücke vorzubereiten, die Umformgeschwindigkeit ist hoch und die Teile mit komplexen Strukturen und dünnwandigen Teilen hergestellt werden können; Es gibt grobe Dendriten und säulenförmige Kristalle herkömmlicher Gussstücke, und Defekte wie Poren, Porosität und Seigerung in Gussstücken sind fast nicht vorhanden oder stark reduziert. Die halbfeste Aufschlämmung füllt die Kavität glatt in Form einer laminaren Strömung. Im Gegensatz zu herkömmlichen Schmelzen gibt es keine turbulente Strömung oder Sputtern. Es ist vorteilhaft, Gaseinschlüsse und Schlammoxidation zu reduzieren, und verbessert die Innen- und Oberflächenqualität des Gussstücks erheblich. Es kann auch den Thermoschock und die Oberflächenerosion an der Form reduzieren; die mechanischen Eigenschaften der Gussteile sind umfassend verbessert, im Allgemeinen um mehr als 20 % höher als die der herkömmlichen Gussteile; der Anwendungsbereich ist breit. 

Ursprünglich wurde dieses Verfahren für die Herstellung von Gussteilen aus Aluminiumlegierungen entwickelt, aber die Legierungssysteme mit fest-flüssig-Zweiphasenbereichen im binären Phasendiagramm können halbfest geformt werden, wie z. B. auf Eisenbasis, Aluminiumbasis, Zink- auf Basis von Kupfer, auf Basis von Magnesium usw. Legierungen können verwendet werden; es ist einfach, eine automatische und kontinuierliche Produktion zu realisieren, und der Prozess ist relativ kontrollierbar. Natürlich ist es nicht für die Kleinserienfertigung geeignet. Normalerweise sollte die Jahresproduktion 500,000 Stück nicht unterschreiten.

Im Allgemeinen ist der rheologische Gießprozess einfach, erfordert keine Nacherwärmung, Energieeinsparung und Emissionsreduzierung und auch die Kosten für Gussteile und Schmiedeteile sind niedrig. Jedoch sind die Anforderungen an das Zurückhalten und den Transport der Aufschlämmung streng und schwierig, und es ist schwierig, einen automatischen kontinuierlichen Betrieb zu erreichen, so dass die Entwicklung langsam ist. Die halbfeste Umformtechnik für ausländische Industrieanwendungen bezieht sich auf die thixotrope Gießtechnik und die thixotrope Gesenkschmiedetechnik. Beim Thixoforming besteht der erste Hauptprozess darin, halbfeste Rohlinge herzustellen, was die Produktionskosten erhöht. Gleichzeitig ist eine Sekundärheizung erforderlich, die Strom verbraucht und der Prozess komplizierter ist. Es ist jedoch einfach, eine automatische kontinuierliche Produktion zu realisieren. Es hat eine große Entwicklung erreicht und viele kommerzielle Produktionslinien wurden im Ausland gebaut, die hauptsächlich Teile aus Aluminiumlegierungen herstellen.

Wissenschaftler übertragen das Kunststoffspritzgussverfahren auf die halbfeste Metallumformung, um ein neues rheologisch-thixotropes Spritzgussverfahren zu bilden, das die Herstellung, den Transport und die Formung von halbfesten Metallschlämmen integriert und die halbfeste Technologie kommerzialisiert Bühne wird Realität. Der Einsatz der halbfesten Formgebungstechnologie zur Herstellung von Automobil-Magnesiumlegierungsteilen hat ein breites Potenzial.

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