半固态铸造（触变注射成形与流变铸造）
半固态的金属浆料注入钢模
半固态铸造注入的金属既不是完全液态，也不是固态，而是由微小固体颗粒悬浮在液体中形成的浆料。这种浆料平稳地流入钢模，卷入的空气少，收缩也小，所以零件比普通压铸件更致密。镁合金的笔记本电脑和相机机身以及一些铝制汽车零件就是这样做的。
工作原理
送入固态镁屑。 触变注射成形从小的镁屑开始，而不是熔融金属。它们从料斗落入加热的料筒，上面盖着一层氩气，防止燃烧。
加热并搅拌成浆料。 加热器和旋转的螺杆给镁屑加热并剪切，直到它们部分熔化，通常固相约占 5% 到 60%。剪切把固体打碎成圆形颗粒，所以浆料像稠糊一样流动。
聚集一次射料。 螺杆把浆料向前输送，定量的一份聚集在料筒前端。
注射。 螺杆像柱塞一样向前推进，把浆料通过喷嘴推入封闭的钢模。因为它又稠又部分是固态，所以平稳充型，而不是飞溅。
冷却并顶出。 零件几秒钟内凝固，模具打开，顶针把它顶出，和压铸一样。
流变铸造从另一头得到同样的浆料：液态铝被搅拌或冷却到部分凝固，再在压铸机里铸造。触变铸造则把固态铝坯重新加热到同样的糊状状态。
关键数据
- 材料
- 触变注射成形：镁合金。流变铸造和触变铸造：主要是铝合金
- 典型零件
- 笔记本电脑、相机和手机外壳、电动工具机身、汽车支架、转向零件、通信设备外壳
- 零件尺寸
- 从几克到几公斤
- 精度
- 约 ±0.05 至 ±0.2 mm，与压铸相近
- 表面质量
- 光滑：Ra（平均粗糙度）约 1 至 2 µm
- 适合的批量
- 几万到数百万件
- 模具与设备成本
- 与压铸相近：模具几万美元起，机器几十万美元起
- 速度
- 每次射料大约 20 秒到一两分钟
优点与局限
优点
- 气孔少，所以零件可以热处理，比压铸件更强
- 收缩更小，所以公差更严，壁更薄
- 工艺温度更低，所以模具寿命更长
- 触变注射成形避免了处理一锅熔融镁
局限
- 工艺控制更难：固相率必须刚好合适
- 供应商比普通压铸少，经验也更少
- 机器和特殊原料（镁屑、坯料）更贵
- 主要限于镁和铝合金
应用领域
- 电子镁合金的笔记本电脑、相机和手机外壳
- 汽车支架、方向盘骨架、悬架和发动机悬置零件
- 通信无线电单元的外壳和散热器
- 工具与运动电动工具外壳、自行车和射箭零件
如何识别
- 轻金属外壳上有非常薄而均匀的壁，常为镁（比铝摸起来更轻）。
- 表面光滑，通常有涂装，带有小小的顶针痕，像压铸件一样。
- 切开的截面上几乎没有孔隙；在显微镜下看，是圆形颗粒而不是树枝状晶体。
- 从外观上很难与压铸区分：请查看制造商的资料。
对比
观看
North American Die Casting Association · 半固态工艺的行业概述，附示意图
The Limiting Factor · 长篇讲解触变注射成形，以及为什么镁适合它
Daseon Industry Group Ltd. · 运转中的触变注射成形机
Comptech AB · 生产铝零件的流变铸造单元
查看实拍照片
- 维基百科：半固态金属铸造 — 讲解触变铸造、流变铸造和触变注射成形；只有文字，图片请用下面的搜索
- 维基共享资源图片搜索
记住
- 金属以浆料的形式进入，部分固态、部分液态。
- 浆料平稳地充满模具，所以零件的孔隙比压铸件少。
- 触变注射成形用镁屑和螺杆；流变铸造则搅拌液态铝。
