觸變注射成型的鑄造壓力高，能促進(jìn)金屬模具和鎂合金料間的熱傳遞，導(dǎo)致表面附近的晶粒微細(xì)化，對成型產(chǎn)品賦予了高耐蝕性和機(jī)械強(qiáng)度。這個鑄造壓力還能提高產(chǎn)品對金屬模的復(fù)制性，加強(qiáng)筋和凸起部的成型容易。料的溫度與普通壓鑄方法相比低50～100℃，因而能控制產(chǎn)品，由于熱收縮而引起的尺寸變化。并提高模具的使用壽命。此外，觸變注射成型的零件可以熱處理，而且不需要配備熔化爐、不使用SF6防燃?xì)怏w、不產(chǎn)生浮渣和爐渣等，兼顧了安全性和環(huán)保要求(SF6會破壞大氣臭氧層)。因此，觸變注射成型技術(shù)是今后實用的成型方法。

2、 觸變注射成型與傳統(tǒng)壓鑄的比較

       觸變注射成型鑄造法無需熔煉、澆注及氣體保護(hù)，生產(chǎn)過程更加清潔、安全和節(jié)能。觸變注射成型中，通過套筒的溫度調(diào)整，射出的鎂合金固相率可從完全熔化狀態(tài)到百分之幾十得到調(diào)整。通過套筒外部的電加熱器和螺桿的旋轉(zhuǎn)來熔化鎂合金，以每次注射量為準(zhǔn)。每次定量向套筒內(nèi)投料。熔融的鎂合金的量控制在所需量的最低限度。這對像鎂合金在熔融狀態(tài)下容易著火和爆炸的活性金屬是很有意義的。

      觸變成型法與壓鑄法在機(jī)械性能、產(chǎn)品制造技術(shù)、產(chǎn)品質(zhì)量、環(huán)境影響等方面進(jìn)行的比較分析如表1所示。

       由表1的比較可以看出，在生產(chǎn)的鎂合金產(chǎn)品上,觸變注射成型比壓鑄優(yōu)越。產(chǎn)品最小公差可達(dá)到±0．002mm具有優(yōu)異的機(jī)械和物理性能。

3 、觸變注射成型的進(jìn)展

       JSW與日本汽車輪轂廠合作開發(fā)出鎂合金鋁合金復(fù)合材質(zhì)的汽車輪轂。這種二片式輪轂采用鑄鍛合一法。首先用觸變注射成型機(jī)造鎂合金預(yù)成型輪轂(固相率30％)。切除流道及澆口后。把輪轂再加熱后進(jìn)行溫鍛。以提高機(jī)械性能。再與鋁制輪緣結(jié)合(用鍍鉻螺栓)。整個過程只需一次注射成型。一次鍛造。再經(jīng)熱處理后。經(jīng)極少量的機(jī)加工就可完成產(chǎn)品的加工。

       JSW和Husky兩家公司已于2003年開發(fā)出第二代觸變注射成型機(jī)。Husky公司最新設(shè)計的觸變注射成型機(jī)用于汽車零件。設(shè)備的特點是：

(1)注射裝置。注射速度增加到5．4-6m／s。提高了射出反應(yīng)性及制動性能。達(dá)到高速反應(yīng)。比第一代成型機(jī)速度提高30％。

(2)螺桿、套筒采用JSW 自主研制的耐高熱、高傳導(dǎo)性合金。提高鎂合金的熔解能力。節(jié)省熔解能源。更新螺桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計。

(3)鎖模機(jī)構(gòu)。與舊機(jī)型相比，鎖模機(jī)構(gòu)的剛性增加40％。有效地抑制飛邊。減少后加工的時間。

(4)鎖模速度。提高了模具的關(guān)閉速度?？s短成型周期。

(5)電力消耗。與舊機(jī)型相比。節(jié)省約10％的電力。

(6)感應(yīng)加熱。采用低頻(60HZ )感應(yīng)加熱具有優(yōu)勢，有30％能量可以進(jìn)入鎂粒和螺旋給料裝置。在美國Thixomat公司的220tJSW觸變注射成型機(jī)的試驗證明。鎂粒通過量可以增加1倍。生產(chǎn)周期可以減少一半。對于325g鎂合金鑄件。生產(chǎn)周期為18s。

(7)供料器加熱。作為加速鑄造的一種手段。鎂粒在供料器里加熱到280℃,可以把生產(chǎn)周期減少10％。同時加熱線路也經(jīng)濟(jì)實惠。

(8)熱澆口、熱澆道(hot sprees、hot runners)。熱流道系統(tǒng)普遍地用于塑料注射成型法，JSW將此技術(shù)用于鎂合金觸變成型法，研發(fā)了一種耐熱新材料。另外在熱噴嘴周邊需有—個快速反應(yīng)的感應(yīng)生熱系統(tǒng)。由于半固態(tài)的料在模具內(nèi)離開機(jī)器噴嘴，熱流道的鎂合金成型流動距離較傳統(tǒng)的冷流道長，這種系統(tǒng)適用于大型腔和多型腔(例如可采用四腔成型手機(jī)機(jī)殼)，可提高產(chǎn)品品質(zhì)的穩(wěn)定性，使用小型機(jī)臺也可生產(chǎn)較大鑄件。噴嘴快速加熱可以熔化噴嘴中的夾雜(cold—plug)?？筛鶕?jù)產(chǎn)品設(shè)計最佳的噴嘴位置。利用這個熱流道系統(tǒng)，可以不用主流道及分流道，廢料可減少約58％，成本也同時降低，產(chǎn)量明顯增加，和普通澆口相比。生產(chǎn)周期可縮短42％。

(9)長噴嘴。由于熱流道成型法增加了模具的費用，故日本制鋼所開發(fā)了長噴嘴技術(shù)。其優(yōu)點是在不增加模具費用的情況，免去主流道。減少廢料，適用各種模具。

(10)鎂合金的配料。 采用觸變配料(thix-lending)的鎂?；旌霞夹g(shù)，不同的鎂合金可在供料器內(nèi)混合，加強(qiáng)了生產(chǎn)靈活性，可以使庫存需求減少。

(11)合金設(shè)計。在過去30年里，都在努力進(jìn)行合金設(shè)計，改進(jìn)強(qiáng)度、延展性、抗疲勞性能，同時還要保持最普通鎂合金AZ91D的抗腐蝕性能。為達(dá)到上述性能，合金設(shè)計者迫切降低氣孔率，減少共晶相百分比，努力開發(fā)出具有韌性的新型鎂合金。所用合金化元素包括鋁、鋅、鈣、鍶、釔和稀土元素。目前鋁含量傾向于在9％以下。同時采用其他合金化元素，如鈣、鍶。

(12)半固態(tài)固相率的控制。固相率是由料筒及噴嘴的溫度來控制，對于薄壁復(fù)雜零件如晶片散熱器(壁厚在0．3mm)和機(jī)殼(0．6～0．7mm)。

(13)利用粉體脫模劑，改善操作環(huán)境，提高模具壽命。

4、 工藝及模具設(shè)計

       正確的零件設(shè)計是在確保近凈成型的加工效果和要達(dá)到的目標(biāo)尺寸的基礎(chǔ)上，使觸變注射成型工藝達(dá)到經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)點最大化。表2所示是觸變注射成型產(chǎn)品設(shè)計一般規(guī)律。

       將塑件設(shè)計的靈活性被應(yīng)用到金屬零件生產(chǎn)中，可以生產(chǎn)形狀特別復(fù)雜的零件，能夠?qū)⒍鄠€零件、多個特征和功能在單個零件中制造出來。

       在設(shè)計零件形狀時必須考慮到模具型腔能夠被注射料完全充滿以形成零件的全部形狀，注射料固化必須無損于零件成型坯，成型坯必須從模具中頂出且不產(chǎn)生變形，并可進(jìn)行進(jìn)一步加工。

       成型機(jī)的選擇。成型機(jī)的大小選擇是從產(chǎn)品的投影面積來計算出鎖模力而定，如圖3所示。設(shè)總投影面積(包括主流道、分流道、溢流槽)為A(cm²)，射出時模具內(nèi)壓為P(kN／cm²)，所需鎖模力的計算如下：

機(jī)器的鎖模力≥A×P×安全系數(shù)

       通常，觸變成型時金屬模具的模腔內(nèi)壓力以800來計算。與塑料產(chǎn)品相比鎂合金的模腔內(nèi)的壓力要大(塑料產(chǎn)品的模腔內(nèi)壓力為250～500 kN／cm²)，所以，需要大的鎖模力成型機(jī)。關(guān)于安全系數(shù)，成型品的壁越薄，注射壓力的設(shè)定越高，注射速度的設(shè)定也越快，其安全系數(shù)的設(shè)定也有必要提高。通常，安全系數(shù)設(shè)定在1．2～1．3。另外。如果不知道主流道、分流道、溢流槽的精確投影面積，以產(chǎn)品的投影面積1．3倍作為總投影面積，模具設(shè)計完畢后，有必要再確認(rèn)。

       觸變成型使用的模具基本結(jié)構(gòu)與塑料注射模幾乎相同。澆口、溢流槽等的設(shè)計近似于壓鑄模。觸變成型的工藝和模具設(shè)計過程如圖4所示。最初要解決的是模腔裝入模具，然后選擇從模腔的何處壓入熔融鎂合金(模腔內(nèi)的空氣逸出。熔融鎂合金飽滿地充填入模腔)。在成型前掌握充填流動情況的方法，稱為流動分析。通過流動分析，可預(yù)測澆口和溢流槽的位置，有效地利用流動分析的結(jié)果。在制作模具時，可降低風(fēng)險，短時間內(nèi)使模具進(jìn)入批量生產(chǎn)的狀態(tài)。圖5是1副典型的鎂合金注射成型熱流道模具示意圖。

5、 結(jié)束語

       在鎂合金觸變注射成型零件和模具設(shè)計中。影響因素很多，相互制約。只有綜合考慮產(chǎn)品形狀、尺寸、公差、材料、性能、成本、注射成型機(jī)等方面才能充分發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢。

       目前，發(fā)達(dá)國家的鎂合金觸變注射成型技術(shù)的實用研究已有較大的技術(shù)突破，有了較成功的應(yīng)用。大大改善了鎂合金產(chǎn)品的質(zhì)量和性能，同時推出許多保護(hù)性專利，以期在這項技術(shù)上取得壟斷性的競爭優(yōu)勢。至今我國鎂合金成型技術(shù)還較落后，因此要想在越來越激烈的世界高新技術(shù)競爭中占據(jù)一席之地，應(yīng)瞄準(zhǔn)鎂合金先進(jìn)成型技術(shù)，不斷學(xué)習(xí)國外的經(jīng)驗，進(jìn)行消化、創(chuàng)新及開發(fā)工作，以汽車、通訊等領(lǐng)域的典型產(chǎn)品為龍頭，帶動整個鎂合金制件的發(fā)展。