4.2.2. Двухступенчатая технология.

Наиболее распространенной является технология тиксоформовки, которая является трехступенчатым процессом и по сравнению с реолитьем обеспечивает прекрасную мелкодисперсную глобулярную структуру тиксотропных материалов. Однако за последние пять - семь лет появились новые процессы реолитья или двухступенчатые процессы позволяющие получать структуру не хуже чем у тиксотропных материалов, полученных в три стадии.

Двухступенчатые технологии, или реолитье, включают две последовательные стадии: подготовка жидко-твердой кашеобразной металлической смеси из жидкого расплава и ее формовка в полутвердом состоянии.

4.2.2.1. Тиксомолдинг

В этой технологии исключен этап повторного нагрева. Тиксомолдинг - это разновидность технологии тиксолитья. Метод тиксомолдинга успешно используется в промышленности для сплавов на основе магния.

Однако до настоящего времени, попытки внедрить тиксомолдинг в промышленности для алюминиевых сплавов не были успешны из-за высокой агрессивности алюминия по отношению к материалам машины. Особенно быстро выходит из строя шнек.

Машина тиксомолдинга (рис. 91) похожа на пресс литья под давлением для пластика. Отливки, выпущенные методом тиксомолдинга, имеют низкую пористость, этим методом могут быть получены тонкостенные изделия (со стенкой до 0,5 мм).

Рисунок 88 Схема установки тиксомолдинга

Технология тиксомолдинга магния по сравнению с обычным литьём (например, под давлением) обеспечивает меньшее потребление энергии из-за более низких температур процесса; не требует системы для транспортировки расплава; материалы отходов могут быть переработаны на этой же машине.

Рисунок 89 Сырьевые материалы для машины тиксомолдинга

4.2.2.2. Новое реолитье под давлением

Относительно недавно, в Brunel University (Uxbridge, Middlesex, UK), Фаном (Fan) и другими исследователями была разработана новая технология реолитья под давление. В основу экспериментальной установки положен принцип интенсивного механического перемешивания, реализованный в технологии тиксомолдинга. Основное конструктивное отличие экспериментальной установки от тиксомолдинговой машины заключается в вынесенной отдельно камеры перемешивания сплавов посредством двух винтов для создания турбуляризации потока расплава.

Применяемая установка работает обычно в диапазоне 0 - 0,5 по доле твердого. Использована машина литья под высоким давлением с холодной камерой прессования, позволившей увеличить скорость кристаллизации в форме до 10³К/сек. Благодаря этому у готового изделия удалось получить дуплекс структуру (большие зерна первичной фазы размером в около 50 мкм, и мелкие зерна размером до 10мкм).

Рисунок 90 Установка нового реолитья под давлением

Получение изделия с пористостью близкой к нулю, прекрасным качеством поверхности, мелкодисперсной и равномерной микроструктурой стало возможным благодаря равномерному температурному и концентрационному полю в камере перемешивания расплава.

4.2.2.3. Технология прямого формования металлической жидкотвердой кашеобразной смеси (пфмжкс).

Специалисты корпорации Gibbs Die Casting, , разработали новый процесс обработки сплавов в полутвердом состоянии, несущественно изменив оборудование технологии для литья под давлением. В процессе Direct Slurry Forming (DSF) применяется измененное устройство вакуумной разливки для литья под давлением.

Промышленная установка состоит из герметичного подогреваемого тигля, в который помещены две мешалки для перемешивания сплава в форме якоря и винта. Расплав из нагревательной печи выливается в данный тигель, затем перемешивается при температуре обеспечивающей до 30% твердой первичной фазы, что бы исключить кристаллизацию сплава в транспортной вакуумной трубе при его переносе в приемную камеру машины литья под давлением.

Рисунок 91 Схема промышленной установки ПФМЖКС

Рисунок 92 Порция жидко- твердой алюминиевой смеси с долей твердого - 0,3

Скорость подготовки жидкотвердой металлической кашеобразной смеси составляет 550 кг в час. Основными преимуществами этой технологии, по сравнению с промышленными методами ОСПТС, является возможность применения обычного металла, а не полупродукта, обеспечивая тем самым переработку отходов производства и отсутствие стадии повторного нагрева. Соответственно не нужно резать заготовки на мерные длины, не нужно манипуляторов для переноса заготовок в нагревательную печь и в приемную камеру машины литья под давлением.

Однако любой способ перемешивания алюминиевого расплава неизбежно приведет к замешиванию оксидных плен в объем металла, что пагубно сказывается на качестве конечных изделий. Кроме того, алюминий является агрессивной средой для стальных мешалок, что приводит к сокращению их срока службы.