半固態(tài)成形件具有組織均勻、無縮孔縮松缺陷等優(yōu)勢，其綜合力學(xué)性能與鍛造件相近，高于傳統(tǒng)壓鑄件，通過半固態(tài)成形技術(shù)增強(qiáng)鋁鎂合金等輕合金的力學(xué)性能，從而進(jìn)一步提高在汽車工業(yè)的使用比例，促進(jìn)實(shí)現(xiàn)汽車產(chǎn)業(yè)的輕量化。半固態(tài)成形技術(shù)是20世紀(jì)70年代初由美國麻省理工學(xué)院M.C.Flemings教授等提出了一種新的金屬成形方法，其技術(shù)路線見圖1所示。半固態(tài)金屬成形技術(shù)打破了傳統(tǒng)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(xué)性能及降低成形件內(nèi)部缺陷等方面具有其獨(dú)特的優(yōu)勢。其加工溫度比液態(tài)低，凝固收縮小從而鑄造疏松少（或無），充型平穩(wěn)從而氣孔缺陷和氧化物夾雜少（或無），可以進(jìn)行固溶+時(shí)效（T6）熱處理，改善傳統(tǒng)鑄造方法存在的鑄造質(zhì)量。半固態(tài)較低的成形溫度使得模具熱沖擊小，延長模具壽命。相對(duì)鍛造等熱變形成形工藝，半固態(tài)成形變形抗力小，從而可一次大變形量加工成形形狀復(fù)雜且精度及性能要求較高的零部件，克服傳統(tǒng)鍛造方法中成本高、不能成形復(fù)制件的缺點(diǎn)，具有凈成形、高質(zhì)量、高性能、低能耗、低成本等許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，被國內(nèi)外研究學(xué)者譽(yù)為21世紀(jì)最具前途的金屬材料加工技術(shù)之一。

圖1 半固態(tài)壓鑄成形的工藝路線圖

       半固態(tài)壓鑄工藝與傳統(tǒng)壓鑄工藝的區(qū)別：壓射前料筒內(nèi)合金熔體的狀態(tài)是含固體和液體的半固態(tài)混合體以及純液體�；�于這一特點(diǎn)，利用數(shù)值模擬軟件，在傳統(tǒng)壓鑄工藝的基礎(chǔ)上對(duì)半固態(tài)壓鑄模具進(jìn)行設(shè)計(jì)。主要包括料筒設(shè)計(jì)、澆道設(shè)計(jì)、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、集渣包和溢流槽設(shè)計(jì)等。半固態(tài)模具設(shè)計(jì)具有一個(gè)開口料筒，區(qū)別于傳統(tǒng)壓鑄的模具設(shè)計(jì)，見圖2。半固態(tài)壓鑄模具設(shè)計(jì)及開發(fā)應(yīng)遵循一些基本的原則，如在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)避免或減少匯流，需要增加油或電加熱系統(tǒng)，考慮溫度梯度的影響等；為了保證高壓補(bǔ)縮順利進(jìn)行，充型之后鑄件留有補(bǔ)縮通道，澆道橫截面積沿充型方向應(yīng)減少10-20%；內(nèi)澆口應(yīng)設(shè)置在零件最厚的位置，而且內(nèi)澆口尺寸比常規(guī)鑄造要厚；由于半固態(tài)漿料中含有一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的固相，漿料粘度比傳統(tǒng)鑄造高，半固態(tài)漿料壓鑄時(shí)，低速壓射階段的壓射速度可比液態(tài)金屬壓鑄時(shí)快些，高速壓射階段的壓射速度要比液態(tài)金屬壓鑄時(shí)慢些。

圖2半固態(tài)壓鑄模具設(shè)計(jì)開口料筒

       在半固態(tài)金屬半固態(tài)壓鑄過程中，工藝參數(shù)對(duì)壓鑄件的成形、內(nèi)部質(zhì)量和外部質(zhì)量具有極其重要的影響:

（1）充型速度。半固態(tài)金屬漿料傾向以穩(wěn)定的層流狀態(tài)充填型腔，若充型速度過快，可能造成紊流充填，產(chǎn)生飛濺，導(dǎo)致壓鑄件裹氣和氧化夾雜等缺陷;若充型速度過低，半固態(tài)金屬漿料降溫過多將無法完全充滿壓鑄型腔，產(chǎn)生澆不足的缺陷。

（2）增壓壓力。由于半固態(tài)金屬漿料的粘度較大，流動(dòng)性較液態(tài)金屬差，所以增壓壓力應(yīng)較常規(guī)液態(tài)金屬壓鑄時(shí)要高，但不能過大，如果壓射壓力過大，意味著壓射速度的提高，也會(huì)造成嚴(yán)重的裹氣。

（3）充型溫度。充型溫度過高，漿料具有很高的動(dòng)能，在通過內(nèi)澆口后直接噴濺到模具表面，漿料以紊流的形式流動(dòng)，充型過程非常不平穩(wěn)；充型溫度過低，漿料由于固相體積分?jǐn)?shù)增加而流動(dòng)性降低，不僅增加了充型時(shí)間，而且容易導(dǎo)致充型不完全現(xiàn)象。

       由深圳市銀寶山新壓鑄科技有限公司、有研工程技術(shù)研究院有限公司共同研制的力勁1600T高固相大型薄壁鋁合金結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)線完成試運(yùn)行工作，成功生產(chǎn)出全球首款高固相半固態(tài)汽車減震塔。

       該生產(chǎn)線主機(jī)采用了力勁集團(tuán)旗下上海一達(dá)機(jī)械有限公司根據(jù)高固相半固態(tài)壓鑄工藝特性，最新研制的的DCC1600半固態(tài)鑄造專用壓鑄機(jī)，具有生產(chǎn)效率高、能耗低、延長模具壽命等特點(diǎn)。目前，已成功試制出鋁合金高固相半固態(tài)薄壁汽車減震塔鑄件。 

圖3力勁1600T半固態(tài)壓鑄機(jī)生產(chǎn)現(xiàn)場

      產(chǎn)品外形尺寸417.4×444.6×469.8mm，最大壁厚5.5mm，最小壁厚2.5mm，平均壁厚3.08mm。性能方面，延伸率10%，屈服強(qiáng)度180MPa，抗拉強(qiáng)度250MPa。

   圖4  鋁合金高固相半固態(tài)汽車減震塔 

       業(yè)界人士評(píng)論指出，這在鋁合金高固相半固態(tài)壓鑄技術(shù)發(fā)展中具有里程碑式的重大意義，改變了行業(yè)對(duì)高固相半固態(tài)壓鑄生產(chǎn)復(fù)雜薄壁壓鑄件的認(rèn)識(shí)，銀寶山新有望成為國內(nèi)首家完成鋁合金高固相半固態(tài)薄壁壓鑄件產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的企業(yè)。

     汽車的輕量化已經(jīng)成為世界汽車發(fā)展的潮流。半固態(tài)壓鑄成形技術(shù)為實(shí)現(xiàn)“以鋁代鋼”、汽車輕量化制造提供了重要方向，該技術(shù)在改善鋁合金鑄件組織和性能、缺陷控制、實(shí)現(xiàn)近終成形方面展現(xiàn)了巨大發(fā)展?jié)摿�，可廣泛應(yīng)用于高鐵、商用車、新能源公交等領(lǐng)域，前景廣闊。