【教授品镁(201)】镁合金压铸工艺的发展

2023年08月15日 13:31 10994次浏览 来源:   分类: 镁应用   作者:

在采用传统技术压铸时,熔体呈高速紊流和弥散状态充填压铸型腔,腔内气体(空气、保护气体和模具表面润滑剂挥发气体)无法排出,形成高压微孔或溶于合金内,抑或在充模过程中形成气隔,使充模过程中断。气孔中的气体在高温下析出或胀大,使铸件变形和表面鼓包。因此,用传统压铸工艺生产的镁合金工件,不能进行热处理或在较高温度下工作。

近30年来,为了克服这些缺陷、提高其质量和拓宽压铸技术的应用范围,科技工作者开发出了新的压铸工艺,如真空压铸、充氧压铸和半固态压铸等。与传统压铸工艺相比,新工艺在消除压铸件铸造缺陷和提高力学性能、表面及内在品质等多方面具有优越性。

真空压铸

真空压铸是通过在铸造过程中,排除型腔内气体而消除或减少压铸件内气孔和溶解气体以提高压铸件的力学性能和表面质量。真空压铸的最大冲头速度可达10m/s,充型时间20s~30s,工件最小壁厚1.5mm~2mm,强度性能可提高10%以上,韧性可提高20%~50%。此外,真空压铸还可以提高AM50合金的伸长率,由普通压铸的15%上升到19%。

20多年前,真空压铸AM60B合金汽车轮和方向盘就已获得应用,但真空压铸对镁合金工件性能的提高远不如铝合金明显,因未受到重视,真空压铸镁合金工艺的开拓也不强劲。

充氧压铸

充气压铸又称无气孔压铸,是在镁熔体充型前,将氧或其他活性气体充入型腔,置换型腔内的空气。镁熔体充型时与活性气体反应,生成MgO微粒,弥散地分布于压铸件内,从而清除了压铸件中的气体,使镁合金压铸件可以进行热处理强化。日本轻金属公司率先用充氧压铸工艺生产出了AZ91合金计算机整体磁头支架、汽车车轮等。

压缩成型

美国俄亥俄精密成型公司开发的压缩成型法,是向整个压铸件表面施加压力,镁合金在压力作用下凝固,改善了合金的显微组织,晶粒细化,使得空隙率大大下降,铸件组织致密均匀,可用于生产性能要求高、形状复杂的镁合金零件。

挤压铸造

挤压铸造是压力铸造的一种,最早出现在1819年英国的一份专利中。德国1931年制出世界首台挤压铸造机,随后,在苏联得到广泛应用,但直到20世纪60年代,在北美、欧洲和日本才开始应用。北美压铸协会(NADAC)给挤压铸造下的定义是采用低的充型速度和最小的扰动,使金属熔体在高压下凝固,以获得可热处理的、致密度高的铸件铸造工艺。实验证明,在充型速度小于2m/s、充型压力大于70MPa,即可获得组织和性能良好的铸件。据不完全统计,2022年,全世界约有365台挤压铸造机,大都用于铸造汽车、自行车、空调器、阀和泵等零件。

合金熔体被注入型腔内,在挤压铸造机冲头的机械压力作用下,被挤压成型,并在压力作用下凝固,铸件组织致密,很少有气孔、疏松、疏孔等缺陷,显微组织细小均匀,有时铸件的力学性能几乎与锻件的相等。铸件在压力状态下凝固成型,不会变形开裂,工艺简单,操作方便灵活,自动化水平高,成品率高。多用于生产强度高、气密性好的零件,特别是薄板类铸件,如各种阀体、机架、汽车轮盘、车门等。

责任编辑:杨一鸣

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