摘要 介绍了一种新型镁合金注射成型机 。 它采用镁合金棒作为原料; 在自身料筒内实现镁合金棒的软 化 、 熔化，最终转变为半固态形态; 半固态镁合金通过输送通道进入注射筒，开闭阀门装置可实现通道的打开与 关闭; 半固态浆料足量后，注射装置将其高速注射入模具内，生成产品 。 本镁合金注射成型机，能源消耗低，节 约成本，更加环保 。

1 引言

镁是工程应用中最轻的金属，由于镁合金质量轻 、 比 强度和比刚度高 、 阻尼减振性好，因此在交通 、 电子 、 航空 航天等领域都有广泛使用 。 实际生产过程中，压铸一直是 镁合金产品最主要的加工技术，但常规压铸产品存在着夹 杂多 、 气孔多 、 铸件无法热处理等许多问题 。 镁合金注 射成型工艺源于塑料注射成型工艺，具有生产效率高 、 安 全性好 、 尺寸精度高等优点，因此具有良好的发展前景和 潜力 。 半固态成型技术，是一种利用金属从液态向固态转 变区间的特殊特性进行加工的技术 。 该区间具有温度比 液态低 、 变形抗力比固态小的特性 。 这种技术可一次性成 型尺寸精度高 、 形状复杂和性能要求高的零件 。 镁合金 半固态注射成型技术综合了注射成型和半固态成型技术 的双重优势，是上世纪末发展起来的一种新型的短流程成 型技术 。 它分为流变注射成型( Ｒheoforming ) 和触变注射成型( Thixoforming ) 两类 。 本文介绍一种新型的镁合金 半固态注射成型技术 。

2 现有技术的劣势

镁合金流变注射成型( Ｒheoforming ) ，是将金属熔体直 接倒入螺杆搅拌机构，等熔体温度下降，半固态浆料满足 工艺要求后，再压射至模具中成型 。 它需要先将金属熔化 成熔体，在熔化及等待温度下降的同时，需要大量的含氟 性保护气体，而现今各界已达成共识，含氟气体的释放会 对大气臭氧层造成极大危害; 触变注射成型( Thixoform- ing ) ，是将镁合金颗粒送入螺杆搅拌机构，通过电加热或 者感应加热以及搅拌摩擦热使颗粒升温至半固态区间，然 后射入模具成型 。 它在制造镁合金颗粒时要消耗大量能 源，并且同样需要大量保护性气体，造成严重的环境污染 。

3 新型镁合金注射成型机的结构

针对现有技术的缺点，作者所在项目组研发了新型镁合金注射成型机 。 其主要结构如图 1 所示 。

4 各部件结构

由图 1 可以看出，本注射成型机主要由如下部件组 成: 送料装置 、 熔化装置 、 半固态搅拌装置 、 输送装置和注 射装置 。

4． 1 送料装置

送料装置主要由送料油缸 1、 镁合金棒 2、 支架 3 组 成 。 由此可知，本注射成型机采用的原料不是镁合金熔液 或者镁合金颗粒，而是镁合金棒 。 相比镁合金熔体，生产 镁合金棒消耗能源少，含氟性保护气体使用少; 相比触变 注射成型使用的镁合金颗粒，镁合金棒生产成本大幅度 降低 。

4． 2 熔化装置

熔化装置主要由加热器 4、 料筒 5 及支撑机构组成 。 本注射成型机不需要专门的熔炼炉，料筒既具有储存原料 的作用，同时也具有熔化镁合金棒的作用 。 镁合金棒在料 筒内熔化的过程示意图如图 2。 从图 2 可以看出，镁合金 棒在料筒内完成了从固态至半固态的整个过程，整个料筒 可划分为预热 、 软化 、 熔化和半固态搅拌四个区段 。 对应 这四个区，料筒外置四个或更多个加热器 。 通过设定各区 段加热器不同的加热功率，镁合金棒可在预热区升温至约 200℃ ，在软化区达到温度约 450℃ ，处于固体较软态，在熔 化区镁合金温度超过液相线，熔化至液态，在搅拌区最终 达到半固态特性，从而实现半固态浆料的生成 。

4． 3 半固态搅拌装置

半固态搅拌装置主要由搅拌螺杆 6、 螺杆支承 7、 搅拌电机 8 等部件组成，其中搅拌螺杆处于料筒的搅拌区段 内 。 料筒内的镁合金在熔化区即转变为液体形态，进入搅 拌区后，搅拌电机开始工作，搅拌螺杆即开始对液态镁合 金进行机械搅拌 。 设置特定的转速，在搅拌螺杆的持续搅 拌及料筒外加热器连续加热的共同作用下，镁合金可由液 态形式转化为半固态形式 。

4． 4 输送装置

输送装置主要由熔液输送通道 9、 开闭阀门装置 10、 保温加热器及开闭阀门支撑机构组成 。 输送装置主要作 用是将料筒中半固态搅拌区生成的半固态浆料由料筒输 送至注射筒中用于注射成型 。 浆料输送通道连接料筒与 注射筒，开闭阀门装置 10 由一个阻断轴与一个连杆机构 组成，阻断轴与输送通道垂直安装，端部开有一个通孔，通 孔与输送通道内孔直径一致 。 正常浆料输送时，通孔与输 送通道内孔直接连通; 浆料输送结束，连杆机构引导阻断 轴旋转 90° ，将输送通道内孔堵塞，从而实现输送通道的开 闭 。 浆料输送通道外布置有保温加热器，以使通道内的浆 料一直保持在半固态形态 。

4． 5 注射装置

注射装置主要由注射喷嘴 11、 注射筒 12、 保温加热器 13、 注射推杆 14、 注射油缸 15 及支架等组成 。 注射装置的 主要作用是将输送通道输入的半固态浆料计量后高压高 速注射入镁合金产品模具 。 半固态浆料从输送通道输入 后，即暂时储存在注射筒内，注射筒外排布有保温加热器， 设定保温加热器的功率，使注射筒内浆料温度一直保持在 镁合金半固态形态所需要的温度 。 熔液逐渐输送入注射 筒，待注射筒内计量装置感应到半固态浆料已经达到需要 的注射量时，开闭阀门装置即自动关闭，停止输送 。 注射 油缸在设定的速度下将半固态浆料通过注射喷嘴注射入 模具内，注射部分的动作就完成了 。

综上可知，本镁合金注射成型机采用镁合金棒做为原 料，由送料油缸缓缓送入料筒，在料筒外排布的加热器的 作用下逐步预热 、 软化 、 熔化，最终在搅拌螺杆和外置加热 器的共同作用下将之转化为半固态型式 。 形成的半固态 浆料通过输送装置输送入注射筒内，输送通道的开闭阀门 可控制通道的打开与关闭 。 半固态浆料在注射筒积存足 量后，在注射油缸的高速动作下将之注射入模具内，最终 生成镁合金产品 。

5 结论

本镁合金注射成型机采用镁合金棒作为原料，不需要 压铸或流变注射必备的熔炉，由自身的料筒即可实现镁合 金棒的熔化，镁合金棒仅需要少量 CO 2 气体进行保护即 可，大幅降低了能源的消耗和保护性气体的使用，既节约 了生产成本又不产生环境污染; 本注射成型机在机体内将 镁合金转化为半固态，通过高速的注射形式生成产品，质 量要比压铸产品好 。 因此，本镁合金注射成型机相对现有的镁合金生产设备具有较大的优势，必定会有一个较好的 应用前景 。