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【教授品鎂(201)】鎂合金壓鑄工藝的發(fā)展

2023年08月15日 13:31 15146次瀏覽 來(lái)源:   分類: 鎂應(yīng)用   作者:

在采用傳統(tǒng)技術(shù)壓鑄時(shí),熔體呈高速紊流和彌散狀態(tài)充填壓鑄型腔,腔內(nèi)氣體(空氣、保護(hù)氣體和模具表面潤(rùn)滑劑揮發(fā)氣體)無(wú)法排出,形成高壓微孔或溶于合金內(nèi),抑或在充模過(guò)程中形成氣隔,使充模過(guò)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(tǒng)壓鑄工藝生產(chǎn)的鎂合金工件,不能進(jìn)行熱處理或在較高溫度下工作。

近30年來(lái),為了克服這些缺陷、提高其質(zhì)量和拓寬壓鑄技術(shù)的應(yīng)用范圍,科技工作者開(kāi)發(fā)出了新的壓鑄工藝,如真空壓鑄、充氧壓鑄和半固態(tài)壓鑄等。與傳統(tǒng)壓鑄工藝相比,新工藝在消除壓鑄件鑄造缺陷和提高力學(xué)性能、表面及內(nèi)在品質(zhì)等多方面具有優(yōu)越性。

真空壓鑄

真空壓鑄是通過(guò)在鑄造過(guò)程中,排除型腔內(nèi)氣體而消除或減少壓鑄件內(nèi)氣孔和溶解氣體以提高壓鑄件的力學(xué)性能和表面質(zhì)量。真空壓鑄的最大沖頭速度可達(dá)10m/s,充型時(shí)間20s~30s,工件最小壁厚1.5mm~2mm,強(qiáng)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(zhǎng)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(yīng)用,但真空壓鑄對(duì)鎂合金工件性能的提高遠(yuǎn)不如鋁合金明顯,因未受到重視,真空壓鑄鎂合金工藝的開(kāi)拓也不強(qiáng)勁。

充氧壓鑄

充氣壓鑄又稱無(wú)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(nèi)的空氣。鎂熔體充型時(shí)與活性氣體反應(yīng),生成MgO微粒,彌散地分布于壓鑄件內(nèi),從而清除了壓鑄件中的氣體,使鎂合金壓鑄件可以進(jìn)行熱處理強(qiáng)化。日本輕金屬公司率先用充氧壓鑄工藝生產(chǎn)出了AZ91合金計(jì)算機(jī)整體磁頭支架、汽車車輪等。

壓縮成型

美國(guó)俄亥俄精密成型公司開(kāi)發(fā)的壓縮成型法,是向整個(gè)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(xì)化,使得空隙率大大下降,鑄件組織致密均勻,可用于生產(chǎn)性能要求高、形狀復(fù)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(xiàn)在1819年英國(guó)的一份專利中。德國(guó)1931年制出世界首臺(tái)擠壓鑄造機(jī),隨后,在蘇聯(lián)得到廣泛應(yīng)用,但直到20世紀(jì)60年代,在北美、歐洲和日本才開(kāi)始應(yīng)用。北美壓鑄協(xié)會(huì)(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(dòng),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(shí)驗(yàn)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(jù)不完全統(tǒng)計(jì),2022年,全世界約有365臺(tái)擠壓鑄造機(jī),大都用于鑄造汽車、自行車、空調(diào)器、閥和泵等零件。

合金熔體被注入型腔內(nèi),在擠壓鑄造機(jī)沖頭的機(jī)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(xì)小均勻,有時(shí)鑄件的力學(xué)性能幾乎與鍛件的相等。鑄件在壓力狀態(tài)下凝固成型,不會(huì)變形開(kāi)裂,工藝簡(jiǎn)單,操作方便靈活,自動(dòng)化水平高,成品率高。多用于生產(chǎn)強(qiáng)度高、氣密性好的零件,特別是薄板類鑄件,如各種閥體、機(jī)架、汽車輪盤、車門等。

責(zé)任編輯:楊一鳴

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