一体化压铸的材料学挑战 专家报告纪实

时间: 2024-03-26 19:01:19 |   作者: 新闻中心

  在刚刚过去的全国首届“适创杯”模具设计挑战赛暨适创科技2023年用户大会上，多位行业专家、企业用户与参赛选手，向来宾呈现了精彩纷呈的报告。

  这些报告涉及行业最前沿知识，并与实际案例深度结合，是一体化压铸新时代下不可多得的珍贵资料。

  本文与后文中，适创科技将陆续公布大会上报告的精彩瞬间，欢迎有志从业者们观看！

  清华大学熊守美教授在报告《大型一体化压铸模具设计及挑战》中，进一步讨论了大型一体化模具设计的必要要素，并对大型一体化压铸装备开发及大型一体化压铸件产品设计提出了许多重要建议。

  熊守美教授展示了当前国内外一体化压铸应用的背景，并结合团队开发的减震塔案例，从微观角度阐述了铸件缩松、延伸度不足等缺陷成型机理，总结出一体化压铸必须要达到的三大要求：高真空、高速压射与控制预结晶组织。

  譬如，为达成生产可用的10千帕真空，能够使用分型面密封、设置抽真空通道，真空液压阀，三真空系统等多种方式，并开设真空检测孔，实现过程检测。

  再者，为良好控制预结晶现象，工程师可以对铸件进行分区与浇口分配，如适当增加缓冲槽、加热料筒等。在设计流道系统时，要最大限度地考虑金属液流动长度，并通过智铸超云等平台做模温系统与流道设计。

  最后，熊教授还对一体化压铸所需的设备能力进行了探讨。针对当下业界研究的超高速压铸技术，熊教授认为，提升设备的压射性能至关重要，大型一体化压铸设计需要借助模流仿真技术，与压铸工艺评估及工艺设计同步进行，以保证产品最终性能。

  上海交通大学轻合金精密成型国家工程研究中心常务副主任，金属基复合材料国家重点实验室副主任，国家“万人计划”科学技术创新领军人才，国家重点研发计划首席科学家，中国铸造协会(AFC)压铸分会副事长

  上海交通大学彭立明教授在报告《铝热处理高强韧压铸铝合金材料及其在汽车结构件中的应用》中，详细的介绍了免热处理高强韧压铸合金材料的设计与开发。

  彭教授从铝合金材料入手，归纳了一体化压铸的新要求：一体性、轻量性与环境连接性，即实现减重的同时保持强度一致，且易于与钢结构件连接，延伸率不应低于8%，屈服强度应大于120MPa。而旧有经热处理的铝合金（以SF36为代表）因减重有限，薄壁件热处理易变形等原因，不适合用于大型车身铸件中，有必要进行革新。

  彭教授展示了团队开发的JDA高强高韧铸造铝合金系列，它最大限度地考虑了铸件的力学性能与工艺性能，包含Al-Si、Al-Mg-Zn-Cu等体系。

  其中，免热处理的JDA1系列可用于螺栓连接、铆接工艺的结构件中，且部分拥有自强化特性；JDA2系列已经用于副车架开发，实现了屈服强度190MPa、抗拉强度300MPa、延伸率大于8%，变形量仅±2.5mm的优秀成绩。

  为了用好材料，彭教授团队进行了全程跟进研发，通过智铸超云等软件进行集成设计，配合高精度数据库进行仿真模拟，并进行实地生产测试，目前已实现超过20款汽车零部件的批量化供应，与多家公司实现合作。

  西北工业大学材料学院教授，“万人计划”科技领军人才，材料研究学会凝固科学与技术分会秘书长

  西北工业大学陈豫增教授在报告《增材制造热作模具钢及压铸模具随形控温模芯增材制造》中，对压铸模具随形控温模芯设计及制造进行了深入探讨，并结合典型案例展开了深刻分析。

  模具尤其是控温模芯，是压铸工艺的载体，相较传统的控温流道设计，陈教授介绍了通过3D打印制造的随形控温流道，实现控温精度与效率上的大幅度的提高，最终降低了铸件缺陷。

  陈教授将重点放在了增材制造的材料选择上，相较传统使用H13钢进行熔炼、精炼等方式，通过增材制造粉末床融合技术生产的模具，似模具拥有更好的表面上的质量与零件精度。

  在生产中，增材制造可使得模具的微观结构为胞状组织，具备高固溶、亚稳态的特性，最终具备温度梯度极高，凝固速度快、冷却速度快等优势。

  相较于传统模具，新模具易开裂的次数也明显降低，可经受几万模次的生产，在各向异性、冲击韧性等指标也表现优异。陈教授研发出的新型模具材料YJ01，实现了40000模次的稳定工作，可支撑200kg的铸件生产，另一材料YJ03在导热性能上，是竞争对手的两倍。在设计模具温控方案时，陈教授团队通过智铸超云模拟计算，半小时可得出原本耗时两天的结果。

  在实践环节中，陈教授团队设计的一体压铸侧滑块。成功使生产节拍加速，从180秒/次提升到110秒/次，常规使用的寿命也大幅度的增加。目前，陈教授团队开发的模具，普遍能达到30000模次以上，且未来还有逐步提升空间。返回搜狐，查看更加多