【教授品鎂(201)】鎂合金壓鑄工藝的發展
2023年08月15日 13:31 7407次瀏覽 來源: 中國有色金屬報 分類: 鎂應用 作者: 王祝堂
在采用傳統技術壓鑄時,熔體呈高速紊流和彌散狀態充填壓鑄型腔,腔內氣體(空氣、保護氣體和模具表面潤滑劑揮發氣體)無法排出,形成高壓微孔或溶于合金內,抑或在充模過程中形成氣隔,使充模過程中斷。氣孔中的氣體在高溫下析出或脹大,使鑄件變形和表面鼓包。因此,用傳統壓鑄工藝生產的鎂合金工件,不能進行熱處理或在較高溫度下工作。
近30年來,為了克服這些缺陷、提高其質量和拓寬壓鑄技術的應用范圍,科技工作者開發出了新的壓鑄工藝,如真空壓鑄、充氧壓鑄和半固態壓鑄等。與傳統壓鑄工藝相比,新工藝在消除壓鑄件鑄造缺陷和提高力學性能、表面及內在品質等多方面具有優越性。
真空壓鑄
真空壓鑄是通過在鑄造過程中,排除型腔內氣體而消除或減少壓鑄件內氣孔和溶解氣體以提高壓鑄件的力學性能和表面質量。真空壓鑄的最大沖頭速度可達10m/s,充型時間20s~30s,工件最小壁厚1.5mm~2mm,強度性能可提高10%以上,韌性可提高20%~50%。此外,真空壓鑄還可以提高AM50合金的伸長率,由普通壓鑄的15%上升到19%。
20多年前,真空壓鑄AM60B合金汽車輪和方向盤就已獲得應用,但真空壓鑄對鎂合金工件性能的提高遠不如鋁合金明顯,因未受到重視,真空壓鑄鎂合金工藝的開拓也不強勁。
充氧壓鑄
充氣壓鑄又稱無氣孔壓鑄,是在鎂熔體充型前,將氧或其他活性氣體充入型腔,置換型腔內的空氣。鎂熔體充型時與活性氣體反應,生成MgO微粒,彌散地分布于壓鑄件內,從而清除了壓鑄件中的氣體,使鎂合金壓鑄件可以進行熱處理強化。日本輕金屬公司率先用充氧壓鑄工藝生產出了AZ91合金計算機整體磁頭支架、汽車車輪等。
壓縮成型
美國俄亥俄精密成型公司開發的壓縮成型法,是向整個壓鑄件表面施加壓力,鎂合金在壓力作用下凝固,改善了合金的顯微組織,晶粒細化,使得空隙率大大下降,鑄件組織致密均勻,可用于生產性能要求高、形狀復雜的鎂合金零件。
擠壓鑄造
擠壓鑄造是壓力鑄造的一種,最早出現在1819年英國的一份專利中。德國1931年制出世界首臺擠壓鑄造機,隨后,在蘇聯得到廣泛應用,但直到20世紀60年代,在北美、歐洲和日本才開始應用。北美壓鑄協會(NADAC)給擠壓鑄造下的定義是采用低的充型速度和最小的擾動,使金屬熔體在高壓下凝固,以獲得可熱處理的、致密度高的鑄件鑄造工藝。實驗證明,在充型速度小于2m/s、充型壓力大于70MPa,即可獲得組織和性能良好的鑄件。據不完全統計,2022年,全世界約有365臺擠壓鑄造機,大都用于鑄造汽車、自行車、空調器、閥和泵等零件。
合金熔體被注入型腔內,在擠壓鑄造機沖頭的機械壓力作用下,被擠壓成型,并在壓力作用下凝固,鑄件組織致密,很少有氣孔、疏松、疏孔等缺陷,顯微組織細小均勻,有時鑄件的力學性能幾乎與鍛件的相等。鑄件在壓力狀態下凝固成型,不會變形開裂,工藝簡單,操作方便靈活,自動化水平高,成品率高。多用于生產強度高、氣密性好的零件,特別是薄板類鑄件,如各種閥體、機架、汽車輪盤、車門等。
責任編輯:楊一鳴
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