镁铝合金成型技术

关于镁铝合金成型技术半固態金屬射出成型SemisolidMetalInjectionMolding第2页,共35页，2024年2月25日，星期天半固態金屬射出成型SemisolidMetalInjectionMolding第3页,共35页，2024年2月25日，星期天半固態金屬射出成型SemisolidMetalInjectionMolding第4页,共35页，2024年2月25日，星期天半固態金屬射出成型SemisolidMetalInjectionMolding第5页,共35页，2024年2月25日，星期天半固態金屬射出成型SemisolidMetalInjectionMolding第6页,共35页，2024年2月25日，星期天半固態金屬射出成型SemisolidMetalInjectionMolding第7页,共35页，2024年2月25日，星期天半固態金屬射出成型SemisolidMetalInjectionMolding第8页,共35页，2024年2月25日，星期天熱室壓鑄HotChamberDieCasting1、開始2、射出3、脫膜第9页,共35页，2024年2月25日，星期天冷室壓鑄ColdChamberDieCasting1、開始2、射出3、脫膜第10页,共35页，2024年2月25日，星期天觸變成型(Thixomolding)由塑膠射出成型衍生應用在金屬的製程，主要是將金屬顆粒由料管加熱及螺桿轉動剪切的熱/機械(thermal/mechanical)作用轉變為具有觸變(thixotropic)性質的半固態黏漿，再以螺桿推送射入型腔內凝固成型。半固態金屬射出成型SemisolidMetalInjectionMolding第11页,共35页，2024年2月25日，星期天觸變成型Thixomolding第12页,共35页，2024年2月25日，星期天觸變成型(Thixomolding)美國DowChemical公司於1991年獲得美國第5040589號專利。DowChemical於1990年和另五家公司在美國密西根州聯合投資成立了DowChemicalThixomatInc.；這家跨公司的業務包括了技術合作授權、原型產品試製、製程改善等。Thixomat授權生產觸變成形機的公司包括日本製鋼所(JSW)和加拿大的Husky。半固態金屬射出成型SemisolidMetalInjectionMolding第13页,共35页，2024年2月25日，星期天流變成型(Rheomolding)結合塑膠射出成型及流變鑄造(rheocasting)的製程。熔融金屬由料管冷卻，其凝固組織又被螺桿轉動產生的機械剪切所攪動，變為具有適當微結構的半固態金屬，在層流條件下以螺桿推送射入型腔內凝固成形。半固態金屬射出成型SemisolidMetalInjectionMolding第14页,共35页，2024年2月25日，星期天流變成型(Rheomolding)第15页,共35页，2024年2月25日，星期天流變成型(Rheomolding)美國康乃爾大學射出成型計劃(CornellInjectionMoldingProgram)研發的新機器與新製程，於1996年獲得美國第5501266號專利。四位發明人K.K.Wang、HsuanPeng、NanWang和Shau-PohWang皆為華人。半固態金屬射出成型SemisolidMetalInjectionMolding第16页,共35页，2024年2月25日，星期天半固態金屬射出成型是結合金屬壓鑄與射出成型的新技術，是能大幅改善金屬壓鑄製品品質的革命性製程。這項技術不僅維持了傳統壓鑄生產速度快、尺寸精度高等優點，也降低了元件中的氣孔及縮孔含量，因此，可大幅提高產品的機械性能，達到淨形(net-shape)鑄造及可熱處理鑄件的要求。半固態金屬射出成型SemisolidMetalInjectionMolding第17页,共35页，2024年2月25日，星期天半固態金屬射出成型技術已被用於製造汽車零件、電子資訊產品零件及外殼，以及各種需要強度高、氣密性佳之精密零組件。半固態金屬射出成型SemisolidMetalInjectionMolding第18页,共35页，2024年2月25日，星期天優點與傳統壓鑄相較，半固態成形製程的優點主要來自兩方面：適當的流動性及較低的成形溫度。半固態金屬射出成型SemisolidMetalInjectionMolding第19页,共35页，2024年2月25日，星期天優點(1)由於半固態金屬充模較平穩，模具設計時較不需溢流槽，製品後續加工較少，加工成本降低，廢料損失較少。(2)以層流(laminarflow)充模的成型方式可以電腦模擬、預測，以進行有效的模具設計及最佳化工藝條件的選定。半固態金屬射出成型SemisolidMetalInjectionMolding第20页,共35页，2024年2月25日，星期天SemisolidMetalInjectionMoldingDiecasting第21页,共35页，2024年2月25日，星期天優點(3)半固態漿料以層流方式充模，捲氣的可能性大為減少，氣孔含量減少，產品性質穩定，並可作熱處理來進一步改良機械性質。(4)半固態漿料的熱含量較熔融金屬低，加上以高壓成型，因此凝固至完全固態產生的縮孔較熔融金屬為少，機械性質較佳。半固態金屬射出成型SemisolidMetalInjectionMolding第22页,共35页，2024年2月25日，星期天優點(5)半固態金屬充填時對模具的熱衝擊較低，因此模具壽命增長；這一方面是由於工作溫度較低，另一方面是由於半固態金屬黏漿以層流充模之熱傳係數遠較熔融金屬充模時之紊流(turbulentflow)之熱傳係數低。實驗結果顯示，模具表面溫度峰值、溫度梯度及溫度升高速率均大幅降低70-80%。半固態金屬射出成型SemisolidMetalInjectionMolding第23页,共35页，2024年2月25日，星期天優點(6)由於材料在進入型腔前即已部分凝固，在型腔內冷卻所須移除之凝固熱較少，因此成型週期可縮短。另外，半固態材料對模具之黏著性較低，因此需較少之離型潤滑劑，脫模也較為迅速。半固態金屬射出成型SemisolidMetalInjectionMolding第24页,共35页，2024年2月25日，星期天對傳統金屬成形工藝的衝擊(1)改善金屬壓鑄工藝及鑄件品質美國三大汽車廠願意付較傳統壓鑄件單價高一倍的價錢向美國Alumax買半固態金屬製程製作的汽車零件，精算出的最終成本(包括品管、廢品損失、售後服務、召回維修成本及顧客滿意度等)仍然較低。半固態金屬射出成型SemisolidMetalInjectionMolding第25页,共35页，2024年2月25日，星期天對傳統金屬成型工藝的衝擊(2)取代昂貴的金屬成型製程這些昂貴製程包括了鍛造、粉末冶金、機械加工等。日本SpeedStarWheel推出的半固態成形的汽車鋁輪圈不僅機械性質優良、品質穩定、而且是近淨形(nearnet-shape)成型，也就是成型件僅需在輪軸裝配面略作加工，即可包裝出貨，減少廢料，降低人工成本。半固態金屬射出成型SemisolidMetalInjectionMolding第26页,共35页，2024年2月25日，星期天對塑料成形工藝的衝擊薄殼化及環保需求產品輕量化的要求下，工程塑料成為市場的寵兒，但其強度終究無法和金屬比，在產品不斷薄殼化的壓力下、加上環保、散熱、電磁遮蔽等的考慮，輕金屬的半固態射出成型最近獲得普遍的重視。鎂合金的筆記型電腦外殼、數位式相機機身、行動電話外殼都相繼問世。半固態金屬射出成型SemisolidMetalInjectionMolding第27页,共35页，2024年2月25日，星期天鎂合金替代塑膠的現況及趨勢(1)運輸工具業在汽車上大量使用的零組件包括傳動組件外蓋、方向盤及轉向架組件、汽缸頭蓋、離合器及煞車踏板架、儀表面板、椅座支架組合等。以儀表面板為例一般使用工程塑膠，但是德國Audi汽車自1989年起即全面採用鎂合金。半固態金屬射出成型SemisolidMetalInjectionMolding第28页,共35页，2024年2月25日，星期天鎂合金替代塑膠的現況及趨勢(2)資訊產品業在3C產業中的筆記型電腦、行動電話、數位相機等外殼都可以找到應用例。越來越多的筆記型電腦製造商在輕薄、耐撞擊及散熱佳等訴求下，將鎂合金的底板、鍵盤蓋板及LCD上下蓋板列為標準配備。半固態金屬射出成型SemisolidMetalInjectionMolding第29页,共35页，2024年2月25日，星期天鎂合金替代塑膠的現況及趨勢(3)家電業日本於1998年6月公佈實施「家電回收法」，自2001年起規範電視、洗衣機、冰箱、冷氣機等四項產品的強制回收，其影響既深且廣。1998年3月Panasonic率先推出鎂、鋁合金外殼的21吋電視。機殼不僅可回收，且較舊型省電25%，由於散熱性好，不須加散熱孔，灰塵、水等異物不得其門而入，內部電子零件不易破壞。半固態金屬射出成型SemisolidMetalInjectionMolding第30页,共35页，2024年2月25日，星期天半固態金屬射出成型SemisolidMetalInjectionMolding塑膠大多不具可分解性，加上燃燒後會產生世紀之毒戴奧辛，近年來在環保人士極力呼籲下，日本計劃在2015年將產品廢棄物的回收比率提高到95%，歐盟也將跟進為85%；家電方面，日本的冷氣機廢棄物的回收比率將由2001年的60%提高到2006年的80%，洗衣機及冰箱則在50%以上，電視機在55%以上。第31页,共35页，2024年2月25日，星期天流變成型(Rheomolding)對觸變成型(Thixomolding)的優勢(1)孔洞含量(Porosity)觸變成型使用的原料是金屬顆粒，其間的保護氣體會隨金屬顆粒進入料管，孔洞含量雖比傳統壓鑄減少50%，卻無法徹底消除。流變成型使用的原料是熔融金屬，料斗到料管形成密閉空間，有可能達到零氣孔的目標。半固態金屬射出成型SemisolidMetalInjectionMolding第32页,共35页，2024年2月25日，星期天流變成型(Rheomolding)對觸變成型(Thixomolding)的優勢(2)原料便宜、回收容易流變成型使用的原料沒有特殊要求，不但價錢便宜、不受特殊供應商的牽制，還可回收廢料，又可進行除氣等前處理，整體經濟效益較高。半固態金屬射出成型SemisolidMetalInjectionMolding第33页