鎂合金壓鑄模具技術必須注意的幾個問題

 
樓主  收藏   舉報   帖子創(chuàng)建時間:  2012-02-09 09:34 回復：0 關注量：188
 
 

1、鎂合金壓鑄是一個集設計、制造與研究于一體的系統工程，鎂合金壓鑄工作者與從事鋅、鋁合金壓鑄的人員相比，應具有更全面的知識、經驗和研究開發(fā)能力。

汽車用鎂合金主要是壓鑄類產品，采用鎂壓鑄件使汽車質量減輕，耗油量減少，排出廢氣減少；且鎂合金壓鑄件具有降噪減振性能和鑄造精度高等優(yōu)點，綜合經濟效益好，是汽車輕量化最有希望的重要材料，具有廣闊的應用前景。


我國是鎂資源極其豐富的國家，但由于目前我國在鎂合金壓鑄技術和應用方面處于落后地位，鎂資源大部分以初級產品形式出口國外，鎂的出口生產量遠大于國內消費量。隨著國內汽車工業(yè)及計算機、信息、通訊、儀表、航空航天等產業(yè)的迅速發(fā)展，我國的鎂合金壓鑄工業(yè)也必將在強手如林的世界市場上占有一席之地。


2、壓鑄鎂合金的研究


鎂合金的密度小于2G／CM3，是目前最輕的金屬結構材料，其比強度高于鋁合金和鋼，略低于比強度最高的纖維增強塑料；其比剛度與鋁合金和鋼相當，遠高于纖維增強塑料；其耐腐蝕性比低碳鋼好得多，已超過壓鑄鋁合金A380；其減振性、磁屏蔽性遠優(yōu)于鋁合金；鑒于鎂合金的動力學粘度低，相同流體狀態(tài)（雷諾指數相等）下的充型速度遠大于鋁合金，加之鎂合金熔點、比熱容和相變潛熱均比鋁合金低，故其熔化耗能少，凝固速度快，鎂合金實際壓鑄周期可比鋁合金短50％。此外，鎂合金與鐵的親和力小，固溶鐵的能力低，因而不容易粘連模具表面，其所用模具壽命比鋁合金高2～3倍。


常用的壓鑄鎂合金大多是美國牌號AZ91，AM60，AM50，AM20，AS41和AE42，分別屬于MG－AL－ZN，MG－AL－MN，MG－AL－SI和MG－AL－RE四大系列。對與壓鑄鎂合金，目前主要有以下幾個方面的研究：


（1）高溫使用性能：目前AZ及AM兩個系列的鎂合金壓鑄件占汽車用鎂合金壓鑄件的90％，這兩個系列的鎂合金在150℃以上強度均明顯下降。現已開發(fā)出150℃以上抗蠕變能力的AS系列壓鑄鎂合金，如AS41A合金（MG43％AL1％SI0.35％MN），其175℃蠕變強度優(yōu)于AZ91D和AM60B，且有較高伸長率、屈服強度和抗拉強度。大眾公司BEETLE發(fā)動機曲軸箱以前一直采用AS41和AS42，最近采用的一種改進的合金AE42在高溫下的蠕變性能則更好些。某些微量元素如稀土元素Y、ND、SR等，對壓鑄鎂合金具有明顯的晶粒細化作用，可提高壓鑄鎂合金的強度和抗蠕變能力，如最近研制的AE42的抗蠕變能力優(yōu)于傳統MGALSI合金，可在200～250℃長期使用。但AS和AE合金對高溫性能的改善仍是有限的，其鑄造性能比AZ和AE合金要差，加之稀土元素成本高，使生產和應用受到一定限制。


（2）延展性：目前，鎂壓鑄件在需要安全及高斷裂韌性的用途上增長非常迅速。在工作情況下要提高吸收能量的能力，就應提高材料的斷裂韌性。通過在合金中減少鋁，可以做到這點。AM60和AM50在儀表板托架、轉向盤轉軸及座椅等安全部件上得到廣泛應用，AM20目前還應用到座椅的后背框架。另外，斷裂延伸率與溫度關系也是相當密切的，尤其是在約50℃以上時，隨溫度的增加而增加。


（3）鎂合金的耐蝕性：耐蝕性也曾是鎂合金擴大應用的一大障礙。鎂的化學活性高，以鎂為基的合金和復合材料易發(fā)生微電池腐蝕，一般低純度壓鑄鎂合金的耐蝕性差。嚴格規(guī)定了FE，NI，CU等雜質元素的高純度壓鑄鎂合金（如AZ91D），以及含稀土的AE42，其鹽霧試驗的耐蝕性已超過壓鑄鋁合金A380，遠好于低碳鋼。調整化學成分、表面處理和控制微觀組織等均可改善其耐蝕性。盡管提高鎂合金件耐蝕性的方法眾多，但若不從材質本身解決問題，耐蝕性差始終是鎂合金件獲得大量應用的一個技術障礙。


（4）阻燃鎂合金：在鎂合金中添加AL（2.5％）、BE合金（BE加入量為0.0005％～0.03％）或含CA合金，也可有效地防止鎂合金液的氧化。目前，一些研究者正在從事具有阻燃性能鎂合金的研究，這一研究一旦獲得成功，則鎂合金就像鋁合金一樣熔煉和鑄造，獲得更為廣泛的應用前景。


（5）鎂合金基復合材料：用碳化硅等顆粒增強的鎂合金基復合材料已進行了多年的研究開發(fā)，目前雖尚未達到在壓鑄領域商業(yè)應用的階段，但已用砂型鑄造、精密鑄造等方法制成了葉輪、自行車曲柄、汽車缸套等鑄件，并有將這種復合材料與半固態(tài)鑄造相結合，應用于壓鑄和擠壓鑄造領域的發(fā)展趨勢。


3鎂合金壓鑄方式


鎂合金可用冷室或熱室壓鑄機壓鑄。目前對熱室壓鑄機的改進主要包括：采用儲能器增壓，壓射柱塞的壓射速度可達6M／S；感應加熱鵝頸管和噴嘴，使之保持最適宜溫度；采用雙爐熔化保溫，并采用絕熱裝置和再循環(huán)管道，精確保持熔池溫度。當用普通冷室壓鑄機壓鑄鎂合金時，必須對壓鑄機的壓射系統和自動給料系統進行必要的改造，使之適用于鎂合金壓鑄的要求。改造的內容包括：（1）將壓射系統的快壓射速度由壓鑄鋁合金時的4～5M／S提高到6～10M／S；（2）縮短增壓過程的建壓時間；（