我国轻合金铸造现状及发展动向

<P>国内总体水平应该还不是很好，发展前景和困难一样大</P>

三．海峡两岸合作、互补的建议<BR>根据两岸轻合金铸造业各自的特点和市场需求，双方可能合作、互补的领域是不少的。<BR>现就提升大陆地区传统压铸产业水平进程中亟待解决的压铸模具设计和制造以及开发轻合金高效、环保和近净形化成形技术（半固态加工和触变注射成形技术）两方面的问题提出三项建议。 <BR>1．模具设计与制造<BR>目前，国内铝、镁压铸生产普遍存在着技术研发期长，跟不上市场迅速变化的要求，产品成品率低等问题，造成业内现有设备运转率不足。生产中的问题主要集中在模具及产品的设计开发水平低、生产过程参数不足及尚未掌握机器特性等因素，导致薄壁件良品率无法提升。随着客户对产品外观、品质和成本要求越来越苛刻，多数厂商尚无能力真正参与未来越来越激烈的市场竞争。其中，模具设计制造是共性而关键的问题，海峡两岸可以在此领域开展合作，优势互补，以提升国内轻合金压铸的生产水平。<BR>（1）集成化的CAD/CAE/CAM专家系统<BR>◆ 压铸工艺分析<BR>◆ 浇口、流道、排气和溢流系设计<BR>◆ 具热平衡分析<BR>◆ 压铸参数设计<BR>◆ 生产成本计算<BR>◆ 标准化、数据库化<BR>（2）面向生产和用户的协同信息管理系统<BR>◆ 面向性能的设计<BR>◆ 面向生产和成本的交互设计<BR>◆ 计算机集成生产系统<BR>◆ 质询快速响应系统<BR>（3）产业模具设计及其制造培训<BR>2．半固态加工技术<BR>半固态加工有两种方式：一是将经搅拌获得的非枝晶半固态金属浆料在保持特定温度条件下直接成形，通常称为流变铸造(rheocasting)；另一种则率先将半固态金属浆料连续铸造为预制坯料，成形时将预制坯料定量切割，随后重新加热至液固温区，最终输送至成形设备，通常称为触变铸造(thixocasting)。<BR>对于触变铸造，由于预制坯料便于输送和加热，易于实现自动化，所以率先实现产业化。但是，由于制备预制坯料需要巨大的投资，而且关键技术为国外少数几家公司所垄断，导致其成本居高不下，因此触变铸造仅适于制造质量要求高的关键零件。<BR>对于流变铸造，由于非枝晶半固态合金浆料在保持、状态控制和输送等方面存在着困难，在很大程度上限制了其工业应用。但是，随着上述关键问题的突破，流变铸造技术的生产流程将比触变铸造大大缩短，而且更容易与传统成形技术接轨，从而有望实现以低成本生产高质量的成形件，显然其将会有更大的应用潜力。<BR>半固态加工技术在我国的应用还是空白，其主要原因：（1）一次性投入巨大：半固态加工专用成套设备供应商主要分布在西方发达国家，致使国内半固态加工技术产业化必须依赖于大规模的引进，需要大量的资金投入；（2）预制坯料来源和成本的限制：预制坯料等关键技术为西方少数大型公司所垄断，致使预制坯料成本居高不下，大规模的生产只能依靠进口；（3）应用基础理论还不成熟：半固态金属的流变行为是比较复杂的力学问题，是一个跨学科的研究课题，由于历史较短，其应用基础理论还不成熟，从而难以对生产进行有效的工艺优化和质量控制，最终导致生产稳定性和一致性较差；（4）市场问题：国内汽车关键件的需求量甚微，加之准入的限制，很难吸引巨大的资金推动半固态加工技术的产业化。<BR>迄今为止，流变铸造技术在全球范围内尚处于研究开发阶段，除日本UBE公司推出流变压铸样机外，还没应用于规模化生产，这将成为我国应用和发展流变铸造技术的契机。与触变铸造技术相比，流变铸造技术更适于中国国情，有可能率先在我国实现产业化，其主要原因：（1）有利于形成自主知识产权，以加速国内半固态加工技术的产业化步伐：在应用基础理论研究及其产业化方面，国内与西方发达国家基本处于同一起跑线上，更容易激发科技创新，形成自主知识产权；（2）一次性投入大幅度降低：减少了触变铸造所必需的连续成形设备和二次加热设备，设备投资会大大降低，另外可最大限度地保留传统成形（比如压铸）设备，而通过对原有设备进行改造实现流变铸造的生产；（3）不使用预制锭料：由于流变铸造采用普通合金锭料，因此可以避免触变铸造技术应用的局限性，以较低成本生产高质量的成形件，从而有利于开拓更广阔的应用空间。<BR>如前所述，半固态金属浆料的制备和精确控制是流变铸造实现产业化的主要障碍。因此，研究开发能够满足实际生产要求的浆料在线制备技术将成为流变铸造技术产业化的关键和瓶颈。另外，为了与生产节拍同步，以提高生产效率，需要最大限度地缩短浆料制备时间。<BR>为了加速半固态加工技术在我国的产业化步伐，以填补在此领域的应用空白，需要率先在以下关键技术方面有所突破，这将成为海峡两岸携手合作推动半固态加工技术及早产业化的契机，主要合作内容如下：<BR>（1）触变铸造<BR>◆ 半固态坯料的制备技术及其工业化研究；<BR>◆ 触变铸造成形关键设备（包括：二次加热、成形）及其检测技术的研究开发；<BR>（2）流变铸造<BR>◆ 半固态合金浆料的在线制备、控制及其工业化研究； <BR>◆ 半固态合金浆料的定量输送技术及其工业化研究；<BR>(3) 应用基础理论研究<BR>◆ 半固态合金的流变行为及其本构研究；<BR>◆ 模具设计及其制造<BR>3．半固态注射成形技术（Thixomolding）及其镁粒产业<BR>随着各发达国家政府对节能、环保以及提高产品中可以回用材料数量政策的出台，汽车、电子和通讯业的零件制造商对清洁、安全和节能的新一代镁合金加工技术的需求会非常迫切。触变注射成形(Thixomolding)技术可以避免传统成形技术存在的一系列问题，从而成为面向21世纪的新一代成形技术，在镁合金成形领域具有潜在和巨大的应用市场。 <BR>镁合金零部件的成形方法众多。在生产应用中，传统的热室和冷室压铸在各种成形技术中所占比例最大。但是，由于成形过程卷气易使产品产生较多的孔洞缺陷，致使产品强度低、无法热处理、气密性差，另外还导致模具设计困难、良品率难于控制；其次，熔化镁合金还涉及到安全和环保等一系列问题。<BR>触变注射成形技术是一种清洁、安全和节能的新一代镁产品近终形加工技术，具有产品孔洞率极低、品质精良、近终形成形、不需熔炼金属的设备，生产趋于更加安全和有利于环保等特点，其技术正趋于逐渐成熟，应用正在呈上升趋势，为镁合金加工领域的后起之秀，蓄势待发。但是，设备价格（包括授权金）、备件与维修费用比普通压铸昂贵许多、使用的镁粒材料成本也比普通压铸高、整体投资亦较多。单就成形技术来说，未来的发展必将形成多项技术的竞争之势，哪项技术能够在镁合金加工领域显示出巨大优势，主要取决于技术本身的特点、成熟程度、产品品质及生产成本。 <BR>由于镁合金可以满足航空、航天、现代汽车工业对减重、节能的需求，并可替代工程塑料以满足3C产品的轻、薄、小型化、高集成度以及环保方面的市场要求，成为现代汽车和3C产业（计算机、通讯、消费类电子）的首选材料，因此，触变注射成形技术的市场定位是汽车、摩托车、3C产品及其他轻工消费类或工业产品等多层次高品质镁合金制品的开发和制造。<BR>随着触变注射成形技术的不断发展和完善，可以制造出尺寸更大的零件（例如设备面板以及车身等零件），从而进一步拓展其应用领域，汽车、消费类电子产品和电子仪器等镁合金零部件制造水平将上升到一个新的台阶。<BR>就镁合金触变注射成形设备在亚洲的拥有量而言，日本和我国台湾地区具有较大优势，其中台湾地区拥有设备30余台。迄今为止，我国大陆地区已从日本JSW公司引进触变注射成形设备15台。触变注射成形技术在我国的应用还刚开始，研究工作也刚起步。对中国内地现有及其即将出现的镁合金零部件厂商而言，来自不同技术及相同技术之间的竞争已迫在眉睫。在此形势下，充分利用我国的资源优势，以企业为主体，走产学研结合之路，建成镁合金触变注射成形的生产和出口基地，加速此项清洁、安全和节能的成形技术在我国的应用步伐，可望带来巨大的社会效益和经济效益。<BR>此外，触变注射成形对粒片状镁合金原材料在大小、粒度分布、氧化夹杂物、含气量、清洁度等方面有严格的要求，目前生产技术和产品被少数几家国外公司垄断。镁合金的冶金质量、生产工艺流程、工艺和产品质量控制、产品检验手段和标准等是决定原材料质量的关键因素。显然，与初级镁锭原材料相比，触变注射成形采用的粒片状原材料具有非常大的附加值。作为镁合金资源大国，我国在此领域有很大的发展空间。镁合金粒一般是由镁锭机械加工而成，成品价格约为镁锭的2倍。<BR>实现镁粒大规模定制生产，大批量提供质量稳定的产品，我国具有得天独厚的天时、地利、人和等条件。应该抓住此大好发展机遇，以若干骨干实体为核心建立镁合金触变注射成形原材料和产品的生产和出口基地，以低成本高附加值产品参与国际竞争，力争在若干年内逐步建成具有一定规模的镁合金应用高新技术产业，在以下方面海峡两岸具有较大的合作空间： <BR>（1）镁粒的规模化生产及镁合金回收重熔技术<BR>◆ 建立面向镁粒规模生产的镁合金的冶金质量、生产工艺流程、工艺和产品质量控制、产品检验手段和标准；<BR>◆ 针对用户要求实现大规模定制生产，提供质量稳定的产品；<BR>◆ 面向触变注射成形技术的镁合金回收技术。<BR>（2）产品设计<BR>◆ 产品使用环境分析；<BR>◆ 材料选择及其技术经济性分析；<BR>◆ 针对大规模定制模式下的工艺和生产过程进行研究开发和产品设计；<BR>◆ 产品的合理化、标准化。<BR>（3）成形过程的品质控制及缺陷分析<BR>◆ 产品的检验方法；<BR>◆ 缺陷分析及其防止；<BR>◆ 工厂产品品质控制文件、程序及相关管理文件；<BR>◆ 成形参数的优化和产品质量控制；<BR>◆ 镁粒原材料对成品件的影响。<BR>