鎂合金半固態(tài)注射成型裝備

一、中國金屬、最輕結(jié)構(gòu)金屬-鎂合金

      我國鋁、鐵產(chǎn)量為世界首位，礦石卻需大量進(jìn)口，對外依存度各達(dá)到50%、87%。而我國鎂資源居全球首位，占全球總儲(chǔ)量的%，金屬鎂產(chǎn)量萬噸，占全球產(chǎn)量%，鎂被稱為中國金屬。

鎂合金具有突出的優(yōu)點(diǎn)：

?輕：密度不到鋁合金的三分之二，在結(jié)構(gòu)材料中最輕。 

?強(qiáng)：力學(xué)性能好，比強(qiáng)度、比剛性強(qiáng)于鋁合金。

?廉：1.7萬元/噸，僅比鋁貴0.3萬元/噸,產(chǎn)品成本比肩鋼、鋁。

?綠：廢料回收再利用能耗少，減重帶來的節(jié)能效果明顯，鎂的生物相容性好。

?酷：高電磁屏蔽性， 散熱性好，減震及降噪性好。

適用于

1.手機(jī)、筆記本電腦等消費(fèi)類電子（3C）產(chǎn)品的外殼、拼裝式大屏幕箱體；

2.汽車：鎂合金零件比鋼減重3/4，比鋁減重1/3,可改善汽車操控性能，加長續(xù)航里程新能源汽車和減少碳排放量。

3.體育休閑戶外用品：帶來輕、硬、強(qiáng)的特性，如小米平衡車、摩拜單車、旅行箱、自行車、戶外便攜桌椅、輪椅、童車。

4.航空、軍工、高鐵領(lǐng)域：能滿足減重、吸噪、減震、抗電磁干擾的要求，如大疆無人機(jī)結(jié)構(gòu)件、飛機(jī)、高鐵廂內(nèi)零部件、槍炮、導(dǎo)彈部件，單兵裝備等。

5.5G：散熱性，電磁屏蔽性優(yōu)，深、薄部位成型容易，適宜制造5G室內(nèi)基站、濾波器。

6.機(jī)器人：可令機(jī)器人動(dòng)作輕快，降低驅(qū)動(dòng)電機(jī)成本。

二、鎂合金零件廣泛使用是國家戰(zhàn)略

      由于我國富藏鎂資源，擁有全球最大的鎂冶煉產(chǎn)能，而鎂精深加工產(chǎn)能仍體系化、規(guī)?；粔?，鎂合金零件應(yīng)用場景少，規(guī)模小，中國的鋁產(chǎn)量超過3000萬噸，類比鎂合金與鋁、鋼鐵、塑料等常用材料的特性、成本，即使一少部分使用鋁、鋼、塑料的場景被替代為鎂合金，增量市場非常巨大。近幾年各部委發(fā)布的有關(guān)重大規(guī)劃文件中，對鎂合金前景做出了明確描述，僅汽車零件一個(gè)領(lǐng)域就可帶來40萬噸的增量市場，而當(dāng)下僅30萬噸的總深加工產(chǎn)能，缺口巨大。

主要文件有：

《新材料產(chǎn)業(yè)“十三五”發(fā)展規(guī)劃》、《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》、工業(yè)和信息化部《有色金屬工業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016-2020年）》《有色金屬工業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2016-2020)》、《鎂行業(yè)“十三五”發(fā)展規(guī)劃》、《新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展指南》（工信部聯(lián)規(guī)[2016]454 號(hào)）

三、現(xiàn)狀遠(yuǎn)不如預(yù)期的原因

      看似千億級(jí)藍(lán)海的鎂合金產(chǎn)業(yè)并未真正爆發(fā)，來自于以下痛點(diǎn)：

1.加工工作環(huán)境差、安全卡控困難

      真實(shí)情況：鎂合金熔點(diǎn)遠(yuǎn)高于燃點(diǎn)，傳統(tǒng)壓鑄工藝存在高溫金屬液體暴露環(huán)節(jié)，易發(fā)生燃燒事故，工作環(huán)境煙氣彌漫，用于阻燃的六氟化硫氣體溫室效應(yīng)是CO₂氣體的25000倍，被稱為“最可怕的溫室氣體”。拋光、機(jī)加工環(huán)節(jié)和鎂廢料暫存環(huán)節(jié)發(fā)生過爆燃事故。

      江蘇宜鎂泰科技有限公司制造的鎂合金半固態(tài)注射成型裝備不使用六氟化硫氣體，高溫部分完全密閉，徹底克服壓鑄環(huán)節(jié)安環(huán)問題。拋光、機(jī)加工環(huán)節(jié)和鎂廢料暫存環(huán)節(jié)安全防控技術(shù)、管理手段已完全成熟。

      CNC環(huán)節(jié)中的切削過程和鎂廢料爆燃事故防止，要靠技術(shù)手段和管理手段來防止，目前已成熟。

2.原材料昂貴

      真實(shí)情況：今年原鎂已比電解鋁便宜，鎂的密度比鋁要輕1/3，比強(qiáng)度比鋁要高，所以零件實(shí)際的原材料成本會(huì)比鋁持平或更低。

3.加工成本高昂

      真實(shí)情況：傳統(tǒng)成型加工的確存在技術(shù)人員少、設(shè)備一次性投入高，環(huán)保、安防成本高、產(chǎn)能少，良品率低等帶來的成本高企，同時(shí)成本高昂妨礙了廣泛使用，也導(dǎo)致產(chǎn)能較低，那么塑造一個(gè)“神秘、昂貴、高檔、炫酷”的形象有利生存。

      在成熟的鎂合金加工企業(yè)已有能力將成本控制到可以與鋁壓鑄正面競爭的水平。

4.易腐蝕

      真實(shí)情況：目前的微弧氧化、環(huán)保皮膜劑等成熟的表面處理技術(shù)已經(jīng)大大提高了鎂合金制品防腐性，積累了大量鹽霧1000小時(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可確保產(chǎn)品壽命期內(nèi)正常使用。

5.不合適做大型零件

      真實(shí)情況：由于消費(fèi)類電子領(lǐng)域是鎂合金的傳統(tǒng)使用領(lǐng)域，都是小型制品，造成大型加工設(shè)備研發(fā)、制造進(jìn)展較慢。江蘇宜鎂泰科技有限公司已經(jīng)研發(fā)出可成型4公斤以上復(fù)雜零件的大型裝備，已可以生產(chǎn)座椅較大等制件，并繼續(xù)研發(fā)更大型的裝備，大型壓鑄設(shè)備已比較常見。

6.力學(xué)指標(biāo)較低

      真實(shí)情況：鎂合金單位質(zhì)量的力學(xué)性能優(yōu)于鋁合金，但單位體積或單位面積的力學(xué)性能低于鋁合金，同時(shí)傳統(tǒng)壓鑄工藝容易產(chǎn)生的氣泡縮孔等質(zhì)量缺陷，也拉低了力學(xué)指標(biāo)。半固態(tài)注射成型可大幅提升力學(xué)性能，抗拉強(qiáng)度提升20%，延伸率提高一倍，稀土鎂合金力學(xué)性能可媲美高強(qiáng)鋁合金。

7.壓鑄以外的成型和連接拼裝工藝復(fù)雜

      真實(shí)情況：沖壓不能制作復(fù)雜形狀，焊接困難，和鋼等金屬零件連接有電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象，但半固態(tài)注射成型可以直接成型復(fù)雜形狀，類似特斯拉汽車的思路，把多個(gè)簡單制件設(shè)計(jì)成一個(gè)復(fù)雜制件一次成型，無需焊接，沖壓工藝，降低成本，減少連接場景，成熟的防腐界面技術(shù)和連接技術(shù)也可以克服電化學(xué)腐蝕。

8.前述7個(gè)痛點(diǎn)綜合反映到部分產(chǎn)品決策者、設(shè)計(jì)者，就是“昂貴、小眾、易腐蝕、不能做大件，部分技術(shù)環(huán)節(jié)不成熟，生產(chǎn)不夠安全”的認(rèn)知定勢，讓很多很適合采用鎂合金的產(chǎn)品從策劃設(shè)計(jì)階段就做出不使用鎂合金的決策，妨礙了鎂合金的廣泛使用。

      因此制約鎂合金廣泛使用的痛點(diǎn)已不再是成本、加工技術(shù)等等。而是，在供給側(cè)，有意進(jìn)入者對安全環(huán)保問題的恐懼，對產(chǎn)能的擴(kuò)張、技術(shù)迭代不夠，與需求側(cè)溝通不足，需求側(cè)信息不對稱，從產(chǎn)品策劃設(shè)計(jì)階段就畏懼使用鎂合金是形成鎂合金深加工產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展不足的主要原因。

四、半固態(tài)注射成型裝備國產(chǎn)化帶來鎂合金精深加工的安全極簡路線

      金屬的半固態(tài)現(xiàn)象是麻省理工大學(xué)弗萊明斯教授于1971年發(fā)現(xiàn)，距今僅47年。鎂合金半固態(tài)注射成型技術(shù)研發(fā)僅30年，成熟的裝備投入使用僅20年，過去被國外企業(yè)壟斷。

鎂合金半固態(tài)注射成形原理圖

    以鎂合金半固態(tài)注射成型為核心的加工生產(chǎn)路線。與傳統(tǒng)壓鑄路線有極大的區(qū)別?！叭缢芰献⑺馨愫喴卓旖荩缢芰献⑺馨惆踩h(huán)?！?，該技術(shù)呈現(xiàn)“安、精、節(jié)、高、密、簡、智”的特點(diǎn)。

    安：勞動(dòng)環(huán)境好，不使用有害的六氟化硫，沒有高溫、熔融狀態(tài)鎂合金暴露，杜絕了火災(zāi)，同時(shí)由于可直接成形高精度和高復(fù)雜性的產(chǎn)品，大大減少了后段加工產(chǎn)生的易爆鎂合金粉屑。操作環(huán)境清潔，操作工心理舒適度高。

精：擅長制造復(fù)雜形狀工件（半空腔、最薄0.3毫米、一個(gè)制品上最厚最薄可相差100倍），成型件的尺寸精度高（0.01毫米）。近凈加工，后加工量極小。

節(jié)：不必加熱到金屬完全液化，節(jié)能60%，加工殘?jiān)鼜U料可全部回收再利用。同時(shí)工藝路線極簡，產(chǎn)線占地節(jié)約。

高：單機(jī)產(chǎn)能大，高效（每分鐘1-4件，可連續(xù)生產(chǎn)）。開停機(jī)迅速。生產(chǎn)節(jié)拍快。

密：被攪拌形成的球形金屬固體和金屬液體凝固后的金相組織致密，產(chǎn)品缺陷少，抗拉強(qiáng)度可提升20%，延伸率提高100%，制件表面光潔。

簡：省略了鎂合金熔化設(shè)備，移料機(jī)械手，惰性保護(hù)氣體的供氣系統(tǒng)，減輕了防火管理壓力，減少了機(jī)加工設(shè)備，生產(chǎn)體系大大簡化，操作培訓(xùn)，管理工作量大大減輕?？胺Q復(fù)雜金屬件最為簡易快捷的成形工藝，原料鎂合金到鎂合金制品工藝路線大大縮短。

智：自動(dòng)化程度高，用工少。 

 輕量化零件的制造路線迎來了鎂合金半固態(tài)注射成型這條至簡大道，也是鎂合金深加工從業(yè)者的反恐懼神器！

五、江蘇宜鎂泰助力鎂合金深加工產(chǎn)業(yè)迎來真正的爆發(fā)

      江蘇宜鎂泰科技有限公司由國內(nèi)首批接觸鎂合金半固態(tài)注射成型技術(shù)的團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建，有擔(dān)任過名牌壓鑄機(jī)企業(yè)研發(fā)團(tuán)隊(duì)帶頭人的資深高級(jí)工程師，擁有超過20年整機(jī)開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，研發(fā)項(xiàng)目曾獲得科技進(jìn)步獎(jiǎng)，有17年鎂合金半固態(tài)注射成型設(shè)備維修、使用經(jīng)驗(yàn)的資深專業(yè)人士，經(jīng)歷十多年研發(fā)、制造、試驗(yàn)，設(shè)備已迭代到第5代，設(shè)備易用、可靠，打破壟斷，克服同類設(shè)備的技術(shù)瓶頸，成為全球行業(yè)領(lǐng)先，大幅降低了設(shè)備購置、使用成本和鎂合金產(chǎn)品制造成本。

      公司制造的800噸級(jí)（能生產(chǎn)約2公斤相當(dāng)于8公斤鋼制最終產(chǎn)品）的鎂合金半固態(tài)注射成形裝備，能承擔(dān)汽車座椅骨架等中型產(chǎn)品的制造，1500噸級(jí)（能生產(chǎn)6公斤相當(dāng)于24公斤鋼制最終產(chǎn)品）年內(nèi)制造完成，重達(dá)110噸，是世界最領(lǐng)先最大型的鎂合金半固態(tài)注射成型裝備，即將啟動(dòng)制造的超大型裝備可以生產(chǎn)航空、軍工、高鐵、5G、汽車、醫(yī)療領(lǐng)域的超大型部件，將成為鎂合金深加工產(chǎn)業(yè)鏈上最為復(fù)雜和先進(jìn)的裝備。成為輕量化零件生產(chǎn)的最佳裝備。

      中國對新能源車的重點(diǎn)扶持剛剛掀起龐大的輕量化零件市場，江蘇宜鎂泰科技有限公司將鎂合金半固態(tài)注射成型整機(jī)國產(chǎn)化、大型化，使鎂合金加工全面升級(jí)，既可以消除供給側(cè)對安全、環(huán)保問題的恐懼，又可以消除需求側(cè)對質(zhì)量不佳和產(chǎn)能不足的畏懼，盡情享受最輕金屬材料的絕佳性能，加上廉價(jià)的中國鎂資源，鎂合金將成為“安全，環(huán)保，優(yōu)質(zhì)，廉價(jià)，輕盈”的材料形象，必將成為汽車輕量化重點(diǎn)材料，繼而為其他領(lǐng)域關(guān)注并采用，進(jìn)入常用材料的行列。

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