半固態技術達領先水平為汽車輕量化開綠色通道

來源：蓋世汽車網 | 責任編輯：六月芳菲 | 發布時間： 2018-08-15 11:51 | 瀏覽量：

在當前全球能源危機和環保壓力下，各國節能降耗政策日益嚴苛，輕量化作為有效節能降耗的途徑成為汽車行業關注的熱點。特別是在新能源汽車的迅猛發展浪潮下，受動力電池重量、動力電池續航里程的限制，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、輕量節能、成本較低等綜合方面看，鋁合金無疑是汽車工業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的國際競爭力具有舉足輕重的作用，同時也將產生重大的經濟和社會效益。目前鋁合金件最主要的成形方式是常規壓鑄，該工藝具有生產效率高、成本低等優勢，但是鑄件致密度低，氣孔和縮孔含量高，嚴重減低了鑄件的力學性能和疲勞壽命，不能滿足汽車等行業對于高質量、高性能、長壽命零部件的需求。在市場需求下，半固態壓鑄成形技術的推出滿足了汽車制造商對零部件高質輕量的要求。

有關資料顯示，半固態壓鑄成形技術是指，鋁合金在由液態向固態凝固的過程中，溫度降至液相線和固相線之間（固液兩相區）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，在此溫度區間內，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下進行壓鑄成形的工藝。

據了解，半固態壓鑄成形技術始創于上世紀70年代美國，目前在歐美日韓等發達國家和地區，半固態壓鑄成形件已在汽車領域得到批量化應用。該技術由徐州戴卡斯町公司引入我國，目前這項半固態技術已達到國際先進及國內領先水平。

以獨特技術優勢突破鑄造“瓶頸”

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

據佟寶群介紹，半固態壓鑄成形技術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，半固態成形變形抗力小，從而可一次大變形量加工成形形狀復雜且精密度及性能要求較高的零部件，克服傳統鍛造方中成本高、不能成形復雜件的缺點，具有凈成形、高質量、高性能、低能耗、低成本等諸多獨特的優點，被國內外研究學者譽為21世紀最具前途的金屬加工技術之一。

鑄造工藝對比

具體來說，半固態壓鑄成形技術和其它成形工藝相比，其優勢主要有體現在以下幾方面：

首先，半固態壓鑄成形可以有效控制鑄件內部氣孔缺陷含量。在流動過程中，半固態金屬呈現出有序、可控的宏觀流動狀態，不同于液態金屬的混亂、不可控的宏觀流動狀態。利用這一特性，可以使金屬流體按設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。

半固態壓鑄成形還可以有效控制鑄件內部縮孔缺陷含量。金屬從液態凝固到固態，需要經歷液態收縮和凝固收縮兩個體積收縮過程，從半固態凝固到固態，僅需要經歷凝固收縮一個體積收縮過程。與液態金屬相比，半固態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，同等體積的半固態金屬產生的縮孔體積要比液態金屬少。

此外，半固態壓鑄成形還能有效減少鑄件的熱裂傾向。熱裂產生的根源是合金在凝固過程產生的內應力，半固態壓鑄成形技術，消除了枝晶搭接產生的內應力，同時減小合金收縮量，從而減小熱裂的發生傾向。

優質的半固態壓鑄成形件，由于內部沒有氣孔，鑄件可進行高溫熱處理，從而可進一步提升產能，且鑄件具有良好的可焊性。半固態壓鑄成形技術也沿襲了常規壓鑄成形生產效率高的特點，非常適合大批量零部件的制備。

成熟的技術產業化助力車輛減重

目前，在歐美日韓等發達國家，半固態壓鑄成形件已批量化應用于汽車領域。例如意大利的Stampal公司使用半固態壓鑄技術為Alfa Romeo Spider跑車制備多連桿汽車懸架，英國康明斯渦輪技術公司采用了半固態壓鑄成形的渦輪增壓器319s鋁合金葉輪，美國IDRAPrince公司使用半固態壓鑄成形技術制備了油泵濾清器380鋁合金殼體，泰國GISSCO公司使用半固態壓鑄成形技術制備了7075鋁合金剎車卡鉗。在我國，半固態壓鑄成形技術開發應用在汽車結構件、連接件、支架、剎車卡鉗，以及對氣密性有嚴格要求的電機、發動機、車用空調壓縮機等領域。

徐州戴卡斯町應用于汽車領域的產品

實際上，半固態鋁合金壓鑄產品因其出色的力學性能和氣密性，被廣泛應用于各類車輛結構件。佟寶群對徐州戴卡斯町的產品體系進行了介紹，他指出，半固態鋁合金壓鑄產品具有優異的力學性能，可用來制成乘用車結構件，如支臂、控制臂、發動機支架、懸置支架、減震支架、剎車制動系統卡鉗、渦旋壓縮機動靜盤以及全鋁車身中復雜連接件等；由于半固態鋁合金壓鑄產品良好的氣密性，也可用來生產車輛的各種水泵、油泵、柴油車高壓泵、汽車空調壓縮機外殼等。此外，在商用車領域還可用半固態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。

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

徐州戴卡斯町技術專家顧問、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壓鑄成形技術領先行業的背后實際上源于國家“千人計劃”專家團隊的堅實支撐。據了解，公司由國家“千人計劃”特聘專家朱強博士率領的技術團隊提供技術支持，朱強博士作為徐州戴卡斯町特聘專家顧問，曾擔任第十五屆國際復合材料與合金半固態加工技術大會主席和中國制造2025-裝備制造業轉型升級主題峰會大會主席。他先后在北京科技大學、英國康明斯渦輪增壓技術公司、北京有色金屬研究總院學習和工作。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”國家重點基礎材料研發計劃和材料基因組等國家項目。

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