1、鎂合金壓鑄是一個集設(shè)計居暖、制造與研究于一體的系統(tǒng)工程米诉，鎂合金壓鑄工作者與從事鋅、鋁合金壓鑄的人員相比游两，應(yīng)具有更全面的知識砾层、經(jīng)驗和研究開發(fā)能力漩绵。

　　汽車用鎂合金主要是壓鑄類產(chǎn)品，采用鎂壓鑄件使汽車質(zhì)量減輕肛炮，耗油量減少止吐，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(jīng)濟效益好铸董，是汽車輕量化最有希望的重要材料祟印，具有廣闊的應(yīng)用前景。

　　我國是鎂資源極其豐富的國家粟害，但由于目前我國在鎂合金壓鑄技術(shù)和應(yīng)用方面處于落后地位蕴忆，鎂資源大部分以初級產(chǎn)品形式出口國外，鎂的出口生產(chǎn)量遠大于國內(nèi)消費量脏貌。隨著國內(nèi)汽車工業(yè)及計算機泡煌、信息、通訊站绑、儀表焦莉、航空航天等產(chǎn)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季佣。

　　2份帮、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(jié)構(gòu)材料溪茶，其比強度高于鋁合金和鋼手财，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(dāng)，遠高于纖維增強塑料;其耐腐蝕性比低碳鋼好得多徊极，已超過壓鑄鋁合金A380;其減振性徐扯、磁屏蔽性遠優(yōu)于鋁合金;鑒于鎂合金的動力學(xué)粘度低，相同流體狀態(tài)(雷諾指數(shù)相等)下的充型速度遠大于鋁合金狡秋，加之鎂合金熔點苫馏、比熱容和相變潛熱均比鋁合金低，故其熔化耗能少胜嗓，凝固速度快高职，鎂合金實際壓鑄周期可比鋁合金短50%。此外辞州，鎂合金與鐵的親和力小初厚，固溶鐵的能力低，因而不容易粘連模具表面孙技，其所用模具壽命比鋁合金高2～3倍产禾。

　　常用的壓鑄鎂合金大多是美國牌號AZ91，AM60牵啦，AM50亚情，AM20妄痪，AS41和AE42，分別屬于MG-AL-ZN楞件，MG-AL-MN衫生，MG-AL-SI和MG-AL-RE四大系列。對與壓鑄鎂合金土浸，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%诵执，這兩個系列的鎂合金在150℃以上強度均明顯下降。現(xiàn)已開發(fā)出150℃以上抗蠕變能力的AS系列壓鑄鎂合金交豪，如AS41A合金(MG43%AL1%SI0.35%MN)唾囚，其175℃蠕變強度優(yōu)于AZ91D和AM60B，且有較高伸長率善占、屈服強度和抗拉強度君哮。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遮英。某些微量元素如稀土元素Y焊槐、ND、SR等厅瘩，對壓鑄鎂合金具有明顯的晶粒細化作用斗液，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(tǒng)MGALSI合金紊尺，可在200～250℃長期使用彰晌。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合金要差作瞄，加之稀土元素成本高茶宵，使生產(chǎn)和應(yīng)用受到一定限制危纫。

　　(2)延展性：目前宗挥，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种蝶，就應(yīng)提高材料的斷裂韌性契耿。通過在合金中減少鋁，可以做到這點螃征。AM60和AM50在儀表板托架搪桂、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)軸及座椅等安全部件上得到廣泛應(yīng)用，AM20目前還應(yīng)用到座椅的后背框架盯滚。另外踢械，斷裂延伸率與溫度關(guān)系也是相當(dāng)密切的，尤其是在約50℃以上時魄藕，隨溫度的增加而增加内列。

　　(3)鎂合金的耐蝕性：耐蝕性也曾是鎂合金擴大應(yīng)用的一大障礙撵术。鎂的化學(xué)活性高，以鎂為基的合金和復(fù)合材料易發(fā)生微電池腐蝕话瞧，一般低純度壓鑄鎂合金的耐蝕性差邪盼。嚴(yán)格規(guī)定了FE，NI鹅媒，CU等雜質(zhì)元素的高純度壓鑄鎂合金(如AZ91D)梗擅，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矛郁，遠好于低碳鋼意苞。調(diào)整化學(xué)成分、表面處理和控制微觀組織等均可改善其耐蝕性膛画。盡管提高鎂合金件耐蝕性的方法眾多酥盼，但若不從材質(zhì)本身解決問題，耐蝕性差始終是鎂合金件獲得大量應(yīng)用的一個技術(shù)障礙癞亩。

　　(4)阻燃鎂合金：在鎂合金中添加AL(2.5%)传等、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绪痘。目前鹉奸，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钱雷，則鎂合金就像鋁合金一樣熔煉和鑄造骂铁，獲得更為廣泛的應(yīng)用前景。

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

　　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：采用儲能器增壓骨坑，壓射柱塞的壓射速度可達6M/S;感應(yīng)加熱鵝頸管和噴嘴撼嗓，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)管道欢唾，精確保持熔池溫度且警。當(dāng)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(tǒng)和自動給料系統(tǒng)進行必要的改造，使之適用于鎂合金壓鑄的要求阿钞。改造的內(nèi)容包括：(1)將壓射系統(tǒng)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;(3)提高壓射力;(4)采用電磁自動定量給料裝置患赏，防止鎂合金在澆注過程中氧化;(5)如采用真空壓鑄等特種壓鑄工藝時，配置必要的配套設(shè)備渡厦。

　　與其他壓鑄合金一樣界北，傳統(tǒng)的壓鑄技術(shù)使鎂合金液以高速的紊流和彌散狀態(tài)充填壓鑄型腔，氣體在高壓下或者溶解在壓鑄合金內(nèi)审鸿，或者形成許多彌散分布在壓鑄件內(nèi)的高壓微氣孔扇收。因此用傳統(tǒng)壓鑄方法生產(chǎn)的鎂合金壓鑄件不能進行熱處理強化，也不能在較高溫度下使用超茎。為了消除這種缺陷役倾，提高壓鑄件的內(nèi)在質(zhì)量，擴大壓鑄件的應(yīng)用范圍标霎，近20年來研究開發(fā)了一些新的壓鑄方法刃撮，其中包括充氧壓鑄，半固態(tài)金屬流變或觸變壓鑄和擠壓鑄造铡说，以及幾經(jīng)起伏的真空壓鑄等畸裳。

　　真空壓鑄通過在壓鑄過程中抽除型腔內(nèi)的氣體而消除或顯著減少壓鑄件內(nèi)的氣孔和溶解氣體，提高壓鑄件的力學(xué)性能和表面質(zhì)量淳地。目前已成功地在冷室壓鑄機上用真空壓鑄法生產(chǎn)出AM60B鎂合金汽車輪轂怖糊，在鎖型力為2940KN的熱室壓鑄機上生產(chǎn)出AM60B鎂合金汽車方向盤零件，鑄件伸長率由8%提高至16%颇象。

　　充氧壓鑄又稱無氣孔壓鑄(PORE-FREEDIECASTINGPROCESS伍伤，即P。F法)遣钳。該法在金屬液充型前扰魂，將氧氣或其他活性氣體充入型腔，置換型腔內(nèi)的空氣蕴茴，金屬液充型時劝评，活性氣體與充型金屬液反應(yīng)生成金屬氧化物微粒彌散分布在壓鑄件內(nèi)，從而消除壓鑄件內(nèi)的氣體荐开，使壓鑄件可熱處理強化付翁。日本輕金屬(株)用充氧壓鑄法生產(chǎn)計算機的AZ91鎂合金整體磁頭支架简肴，代替原先的多層疊合支架晃听，不但減輕了支架重量，并且取得了很大的經(jīng)濟效益尚羽。該公司還用充氧壓鑄法成批生產(chǎn)了AM60鎂合金汽車輪轂和摩托車輪轂呛米，與鋁輪轂相比，重量減輕15%。

　　近年來美國洒已、日本和英國等國的公司相繼成功開發(fā)出鎂合金半固態(tài)觸變射壓鑄造機界贮。鎂合金半固態(tài)觸變射壓鑄造機以一定壓力將半固態(tài)鎂合金射入壓鑄型內(nèi)而使之成形，其工作原理類似于注塑機受贫。它將預(yù)制的非枝晶態(tài)鎂粒送入螺旋給料機構(gòu)驾萄，在螺旋給料機構(gòu)中將鎂粒加熱到半固態(tài)，并通過螺旋給料機構(gòu)另一端的鎂合金漿料收集室將半固態(tài)鎂合金漿料送入壓射室進行射壓成形浴蝉。這種鑄造成形方法代表了鎂合金鑄件生產(chǎn)的一個發(fā)展方向亥戒。

　　4鎂合金熔煉作業(yè)與安全生產(chǎn)

　　由于鎂合金液很容易氧化，而且表面生成的氧化膜是疏松的冗腐，其致密系數(shù)α值僅為0.79率偏，不能防止合金繼續(xù)氧化。鎂合金液與大氣中氧蚊患、水蒸氣浙于、氮反應(yīng)生成不熔于鎂液的難熔的MGO、MG3N2等化合物挟纱，混入鑄型后即形成“氧化夾渣”羞酗。因此，熔煉合金時防氧化至關(guān)重要紊服。鎂合金的熔體保護主要有兩種方法整慎，即熔劑保護和氣體保護。

　　用保護熔劑熔煉通常會帶來以下問題：(1)氯鹽和氟鹽高溫下易揮發(fā)產(chǎn)生有毒氣體围苫，如HCL宿刮，CL2但骨，HF等;(2)由于熔劑的密度較大，部分熔劑會隨同鎂液混入鑄型造成“熔劑夾渣”;(3)熔劑揮發(fā)產(chǎn)生的氣體有可能滲入合金液中，成為材料使用過程中的腐蝕源疫谱，加速材料腐蝕，降低使用壽命赃承。

　　目前多數(shù)廠家使用氣體保護毒租，即用干燥的SF6、N2衰伯、CO2蜻赃、SO2氣體中的2～4種組成混合氣體，在鎂合金熔池表面形成致密的連續(xù)薄膜以阻止鎂合金液的氧化善王。SF6不是毒性氣體钥币，但它對地球的溫室效應(yīng)比CO2嚴(yán)重24000倍，而鎂工業(yè)的SF6用量占世界總用量的7%(1996年)带蔬，將來必然會限制其用量乃至停止其使用嘁老，但目前尚未找到SF6的合適替代物。研究表明，用硫磺粉末撒于熔池表面形成的SO2對鎂合金液有保護作用醉镇。

　　鎂合金壓鑄件生產(chǎn)的危險大多由加工及后處埋過程中的過失所引起辱窘。據(jù)日本方面統(tǒng)計，鎂合金壓鑄件生產(chǎn)過程中引發(fā)的危險觉祸，熔煉占25%膝班，鑄造占10%，加工占39%布虾，貯藏及廢棄物占16%给酥，電氣占3%，其他占7%杏死。顯然泵肄，加工和后處理過程的危險性超過壓鑄過程3～4倍。加工過程中淑翼，無論是噴砂腐巢、車削、銑削玄括、拋光等冯丙，均不可避免會產(chǎn)生鎂塵屑及火花，如廠房內(nèi)通鳳不良遭京，空氣中鎂塵濃度過大胃惜，一旦火花與空氣或地面的鎂塵接觸，輕則燃燒哪雕，重則爆炸船殉。因此廠房內(nèi)必須安裝集塵器并配備防火砂及防火設(shè)施。

　　5壓鑄型設(shè)計

　　由于鎂合金的化學(xué)斯嚎、物理參數(shù)及壓鑄特性與鋁合金有很大差異利虫，因此鑄型設(shè)計則不能完全套用鋁合金壓鑄型設(shè)計原則。

　　鎂合金液易氧化燃燒返雷，鑄造時熱裂傾向比鋁合金大舔远，在熔化、澆注及壓鑄型溫控制等方面都比鋁合金壓鑄復(fù)雜阎员。鎂合金充型時間短陌贾，排氣問題尤為突出，鎂合金的比熱容和相變潛熱均比鋁合金低伐藕，因而壓鑄過程中容易發(fā)生局部(薄截面部位)提前結(jié)晶現(xiàn)象矢盾，導(dǎo)致補縮通道堵塞，產(chǎn)生澆不足的缺陷挤帕。鎂合金壓鑄型設(shè)計主要考慮以下幾個方面：

　　(1)壓鑄機選擇扳耘。采用何種形式的壓鑄機進行生產(chǎn)主要取決于鑄件的壁厚。ROLANDFINK在對“鎂合金壓鑄工藝的優(yōu)化”問題進行研究的過程中贤泥，通過對鎂合金壓鑄經(jīng)濟性液茧、冷室壓鑄和熱室壓鑄過程分析提出，一般情況下小于1KG的鑄件需要采用熱室壓鑄機练缴，以保證薄壁件的充滿缚庐，大件則推薦采用冷室壓鑄機。

　　(2)工藝參數(shù)霎挟。在壓鑄生產(chǎn)過程中窝剖，選擇合適的工藝參數(shù)是獲得優(yōu)質(zhì)鑄件發(fā)揮壓鑄機最大生產(chǎn)率的先決條件，是正確設(shè)計壓鑄模的依據(jù)酥夭。壓鑄時赐纱，影響合金液充填成型的因素很多，其中主要有壓射壓力熬北、壓射速度疙描、充填時間和壓鑄模溫度等等。由于壓鑄件壁厚和復(fù)雜程度的不同讶隐，工藝參數(shù)選擇的變化范圍很大起胰。鎂合金同鋁、鋅合金相比巫延，流動性更好效五，因此二級壓射速度可以更大，鎂合金的沖頭速度比鋁合金快約30%炉峰，最大甚至超過10M/S畏妖。由于鎂合金鑄造性能如流動性對型溫和澆注溫度相當(dāng)敏感，在充型過程中鎂合金液極易凝固宗揣，必須精確控制型溫和澆注溫度娇歹，否則就易出廢品。

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