镁合金压铸模具技术必须注意的几个问题

 
楼主  收藏   举报   帖子创建时间:  2012-02-09 09:34 回复:0 关注量:188
 
 

1、镁合金压铸是一个集设计、制造与研究于一体的系统工程,镁合金压铸工作者与从事锌、铝合金压铸的人员相比,应具有更全面的知识、经验和研究开发能力。

汽车用镁合金主要是压铸类产品,采用镁压铸件使汽车质量减轻,耗油量减少,排出废气减少;且镁合金压铸件具有降噪减振性能和铸造精度高等优点,综合经济效益好,是汽车轻量化最有希望的重要材料,具有广阔的应用前景。


我国是镁资源极其丰富的国家,但由于目前我国在镁合金压铸技术和应用方面处于落后地位,镁资源大部分以初级产品形式出口国外,镁的出口生产量远大于国内消费量。随着国内汽车工业及计算机、信息、通讯、仪表、航空航天等产业的迅速发展,我国的镁合金压铸工业也必将在强手如林的世界市场上占有一席之地。


2、压铸镁合金的研究


镁合金的密度小于2GCM3,是目前最轻的金属结构材料,其比强度高于铝合金和钢,略低于比强度最高的纤维增强塑料;其比刚度与铝合金和钢相当,远高于纤维增强塑料;其耐腐蚀性比低碳钢好得多,已超过压铸铝合金A380;其减振性、磁屏蔽性远优于铝合金;鉴于镁合金的动力学粘度低,相同流体状态(雷诺指数相等)下的充型速度远大于铝合金,加之镁合金熔点、比热容和相变潜热均比铝合金低,故其熔化耗能少,凝固速度快,镁合金实际压铸周期可比铝合金短50%。此外,镁合金与铁的亲和力小,固溶铁的能力低,因而不容易粘连模具表面,其所用模具寿命比铝合金高23倍。


常用的压铸镁合金大多是美国牌号AZ91AM60AM50AM20AS41AE42,分别属于MGALZNMGALMNMGALSIMGALRE四大系列。对与压铸镁合金,目前主要有以下几个方面的研究:


1)高温使用性能:目前AZAM两个系列的镁合金压铸件占汽车用镁合金压铸件的90%,这两个系列的镁合金在150℃以上强度均明显下降。现已开发出150℃以上抗蠕变能力的AS系列压铸镁合金,如AS41A合金(MG43AL1SI0.35MN),其175℃蠕变强度优于AZ91DAM60B,且有较高伸长率、屈服强度和抗拉强度。大众公司BEETLE发动机曲轴箱以前一直采用AS41AS42,最近采用的一种改进的合金AE42在高温下的蠕变性能则更好些。某些微量元素如稀土元素YNDSR等,对压铸镁合金具有明显的晶粒细化作用,可提高压铸镁合金的强度和抗蠕变能力,如最近研制的AE42的抗蠕变能力优于传统MGALSI合金,可在200250℃长期使用。但ASAE合金对高温性能的改善仍是有限的,其铸造性能比AZAE合金要差,加之稀土元素成本高,使生产和应用受到一定限制。


2)延展性:目前,镁压铸件在需要安全及高断裂韧性的用途上增长非常迅速。在工作情况下要提高吸收能量的能力,就应提高材料的断裂韧性。通过在合金中减少铝,可以做到这点。AM60AM50在仪表板托架、转向盘转轴及座椅等安全部件上得到广泛应用,AM20目前还应用到座椅的后背框架。另外,断裂延伸率与温度关系也是相当密切的,尤其是在约50℃以上时,随温度的增加而增加。


3)镁合金的耐蚀性:耐蚀性也曾是镁合金扩大应用的一大障碍。镁的化学活性高,以镁为基的合金和复合材料易发生微电池腐蚀,一般低纯度压铸镁合金的耐蚀性差。严格规定了FENICU等杂质元素的高纯度压铸镁合金(如AZ91D),以及含稀土的AE42,其盐雾试验的耐蚀性已超过压铸铝合金A380,远好于低碳钢。调整化学成分、表面处理和控制微观组织等均可改善其耐蚀性。尽管提高镁合金件耐蚀性的方法众多,但若不从材质本身解决问题,耐蚀性差始终是镁合金件获得大量应用的一个技术障碍。


4)阻燃镁合金:在镁合金中添加AL2.5%)、BE合金(BE加入量为0.0005%~0.03%)或含CA合金,也可有效地防止镁合金液的氧化。目前,一些研究者正在从事具有阻燃性能镁合金的研究,这一研究一旦获得成功,则镁合金就像铝合金一样熔炼和铸造,获得更为广泛的应用前景。


5)镁合金基复合材料:用碳化硅等颗粒增强的镁合金基复合材料已进行了多年的研究开发,目前虽尚未达到在压铸领域商业应用的阶段,但已用砂型铸造、精密铸造等方法制成了叶轮、自行车曲柄、汽车缸套等铸件,并有将这种复合材料与半固态铸造相结合,应用于压铸和挤压铸造领域的发展趋势。


3镁合金压铸方式


镁合金可用冷室或热室压铸机压铸。目前对热室压铸机的改进主要包括:采用储能器增压,压射柱塞的压射速度可达6MS;感应加热鹅颈管和喷嘴,使之保持最适宜温度;采用双炉熔化保温,并采用绝热装置和再循环管道,精确保持熔池温度。当用普通冷室压铸机压铸镁合金时,必须对压铸机的压射系统和自动给料系统进行必要的改造,使之适用于镁合金压铸的要求。改造的内容包括:(1)将压射系统的快压射速度由压铸铝合金时的45MS提高到610MS;(2)缩短增压过程的建压时间;(