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镁合金压铸、半固态压铸、模具制造、CNC加工、塑胶注塑、冲压加工、后加工处理、表面处理

半固态镁合金镁加工性能的优点

发布时间:2017-09-18 14:38:28  点击量:

  镁有很好的加工性能,也就是说有很好的铸造性能。和其它材料比,它的制造成本很低,值得重视的是,尽管每公斤镁锭的价格要比铝和铁贵一些,但它单位体积的成品价格几乎是一样的。

  镁的物理化学特性使其比铝更适合压铸大型部件。镁单位体积的熔化潜热只有铝的2/3,比热只有铝的3/4,并且有非常低的溶铁性。这些特性使镁压铸件达到和铝几乎相同的生产成本/每公斤。如果再应用生产效率很高的 HOT RUNNER 技术(例如 THIXOMAT的最新成果),镁压铸部件的生产成本比铝还要低很多。

  1、镁加工性能的优点

  序号 优点

  1-1 溶化成本只有铝的2/3

  1-2 压铸生产效率比铝高25%,金属模铸造比铝高300—500K,消失模铸造比铝高200%

  1-3 镁铸件的表面质量和外观明显比铝好(因为模具的热载荷减小,可降低检查频率)

  1-4 模具寿命是铝的2倍(或更多,根据模腔形状)

  1-5 镁脱棋斜角可很小(可取消随后的机加工),而且表面成形好(因为镁的粘度低

  2、镁加工性能的缺点

  当然和其它材料比,镁加工也具有一些增加成本的特性,论述如下,镁加工性能的缺点

  序号 优点

  2-1: 和铝金属模铸造相比,镁压铸生产有较高的残余废料率(和铝压铸废料产出率相比)

  2-2: 镁压铸或THIXOMOLD的生产设备投资很高。和铝重力/低压/硝模等工艺比,镁压铸机很贵(因为需要较高的锁模力和充型射料速度),当然它的生产率也是前者的4倍

  2-3: 镁压铸需要较高的试模成本和较长的试制时间,而钢制部件(制造采用简单的焊接技术按图加工)或塑料部件(可采用低成本原型工装)则简单得多

  2-4: 和铝低压或金属模铸造比,镁压铸需要较高的模具成本。因为压铸模大并复杂,还要承受高锁模力(当然高生产率也可降低单件产品的成本)

  2-5: 镁压铸和铝压铸相比,其烧损率要高50K,也就是4%比2%(因为镁的较高的表面活性)

  2-6: 镁压铸屑片的回收成本.比铝高,干燥的镁屑片不容易回收,潮湿的就更不容易了,必须非常小心,防止着火

  3、镁合金与几种材料的性能比较

  性能参数 比重g/cm3 抗拉强度Mpa 比强度 屈服强度Mpa 延伸率% 弹性模量Gpa 比刚度 导热系数w/mk 减震系数

  AZ91D 1.81 250 138 160 7 45 25.86 54 50

  A380 2.70 315 116 160 3 71 25.9 100 5

  碳钢 7.86 517 80 400 22 200 24.3 42 15

  ABS 1.03 96 93   60     0.9

  4、镁的应用领域

  无论是在国内还是在国外,镁的应用主要集中在铝合金生产、压铸生产、炼钢脱硫三大领域,还用在稀土合金、金属还原及其他领域。

  由于镁的密度小,比强度高,并能与铝、铜、锌等金属构成高强度合金,因此,镁是重要的合金元素。世界上镁的最大消费领域是作铝合金添加元素。2002年世界主要地区原镁消费中,共用了14.56万吨镁生产铝合金,占原镁消费总量的40%;我国2003年共用2.1万吨镁作为铝合金添加元素,占消费总量的41%。一般来说,镁与原铝的消费比率约为0.4%。

  2002年世界主要地区原镁消费中,压铸占35%。在镁压铸生产行业中,北美、拉美、西欧用量最多,因为汽车制造业促进了市场对镁需求量的增长。有关统计数字表明,在过去10年里,镁合金压铸件在汽车上的使用量上升了15%左右,而且这种发展趋势还会继续。

  欧美、俄罗斯等地区和国家的不少钢厂都采用镁脱硫。2002年世界主要地区原镁消费中,5。73万吨用于炼钢脱硫,占总量的15。70%。我国2003年钢铁脱硫用镁8000吨,占总消费量的15。62%。使用镁粒的脱硫效果比碳化钙好,虽然镁的价格比碳化钙高,但其用量仅为碳化钙的1/6—1/7,镁脱硫总费用较碳化钙经济。一般来说,吨钢消耗镁粒0。4—0。5公斤,脱硫后含硫量0。001—0。005%。

  使用镁牺牲阳极进行阴极保护,是一种有效的防止金属腐蚀的方法,镁牺牲阳极具有以下特点:防腐性能好、不需外加直流电源、安装后自动运行、不需维护、占地面积少、工程费用低、与外界环境不发生任何干扰。镁牺牲阳极广泛用于石油管道、天燃气、煤气管道和储罐;港口、船舶、海底管线、钻井平台;机场、停车场、桥梁、发电厂、市政建设、水处理厂、石化工厂、冶炼厂、加油站的腐蚀防护以及热水器、换热器、蒸发器、锅炉等设备。

  在人体细胞内,镁是第二重要的阳离子,它能激活体内多种酶抑制神经异常兴奋性,维持核酸结构的稳定性,参与体内蛋白质的合成、肌肉收缩及体温调节。近代研究证实,动脉硬化、心脑血管病、高血压、糖尿病、白内障、妇女痛经、骨质疏松、抑郁症均与缺镁有关。镁在医药领域的应用越来越受重视。

  5:镁合金的应用领域

  镁合金作为目前密度最小的金属结构材料之一,广泛应用于航空航天工业、军工领域、交通领域(包括汽车工业、飞机工业、摩托车工业、自行车工业等)、3C领域等。

  镁合金的特点可满足于航空航天等高科技领域对轻质材料吸噪、减震、防辐射的要求,可大大改善飞行器的气体动力学性能和明显减轻结构重量。从20世纪40年代开始,镁合金首先在航空航天部门得到了优先应用。

  在国外,B-36重型轰炸机每架用4086kg镁合金簿板;喷气式歼击机“洛克希德F-80”的机翼用镁板,使结构零件的数量从47758个减少到16050个;“德热来奈”飞船的起动火箭“大力神”曾使用了600kg的变形镁合金;“季斯卡维列尔”卫星中使用了675kg的变形镁合金;直径约1米的“维热尔”火箭壳体是用镁合金挤压管材制造的。

  我国的歼击机、轰炸机、直升机、运输机、民用机、机载雷达、地空导弹、运载火箭、人造卫星、飞船上均选用了镁合金构件:一个型号的飞机最多选用了300-400项镁合金构件;一个零件的重量最重近300kg;一个构件的最大尺寸达2m多。

  在军工方面需要镁合金板材以提高结构件强度,减轻装备重量,提高武器命中率。目前国内需要的板带材不得不从国外进口。

  6、镁合金在汽车工业的应用

  近二十年来,世界汽车产量持续增长,年均增长率为2.5%。汽车工业发展程度是一个国家发达程度的重要标志之一,而金属材料是汽车工业发展的重要基础。出于节能与环保的要求,汽车设计专家们想方设法减轻汽车体重,以达到减少汽油消耗和废气排放量的双重效果。镁合金作为最轻的结构材料,能满足日益严格的节能的尾气排放的要求;可生产出重量轻、耗油少、环保型的新型汽车。镁合金汽车零件的好处可简单归纳为:

  •密度小,可减轻整车重量,间接减少燃油消耗量;

  •镁的比强度高于铝合金和钢,比刚度接近铝合金和钢,能够承受一定的负荷;

  •镁具有良好的铸造性和尺寸稳定性,容易加工,废品率低;

  •镁具有良好的阻尼系数,减振量大于铝合金和铸铁,用于壳体可降低噪声,用于座椅、轮圈可以减少振动,提高汽车的安全性和舒适性。

  镁合金在汽车上用作零部件的历史约有70年。早在1930年就用于一辆赛车上的活塞和欧宝汽车上的油泵箱,之后用量和应用部位逐渐增加。六十年代在有的车种上用量达到23千克,主要用作阀门壳、空气清洁箱、制动器、离合器、踏板架等。八十年代初,由于采用新工艺,严格限制了铁、铜、镍等杂质元素的含量,镁合金的耐蚀性得到了解决,同时,成本下降又大大促进了镁合金在汽车上的应用。从九十年代开始,欧美、日本、韩国的汽车商都逐渐开始把镁合金用于许多汽车零件上。

  镁合金压铸件在汽车上的应用已经显示出长期的增长态势。在过去十年里,其年增长速度超过15%。在欧洲,已经有300种不同的镁制部件用于组装汽车,每辆欧洲生产的汽车上平均使用2.5kg镁。乐观的估计认为,出于减重的需求,每辆汽车对镁的需求将提高至70—120kg。

  目前,汽车仪表、座位架、方向操纵系统部件、引擎盖、变速箱、进气歧管、轮毂、发动机和安全部件上都有镁合金压铸产品的应用。

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