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鎂合金壓鑄、半固態(tài)注射成型、模具制造、CNC加工、塑膠注塑、沖壓加工、后加工處理、表面處理

鎂合金半固態(tài)成型技術(shù)

發(fā)布時間:2017-09-18 14:40:16  點擊量:
1、鎂合金簡介
鎂是一種銀白色的輕金屬,密度僅為1.74g/cm3,還不到鋁的2/3,而鎂合金的強度又很高,早在二戰(zhàn)前即以其在多種結(jié)構(gòu)(如飛機結(jié)構(gòu)件)上的適用性,而成為最輕的優(yōu)質(zhì)金屬結(jié)構(gòu)材料。自然界鎂的賦存十分豐富,是地殼中僅次于鋁、鐵,是第三個豐度最高的結(jié)構(gòu)金屬。當前全球主要從菱鎂礦、白云石、鹽湖鹵水和海水中提取金屬鎂。我國的菱鎂礦資源總量為53億噸,白云石已探明儲量40億噸以上。青海鹽湖擁有67.3億M3的晶間鹵水也是我國重要的煉鎂資源。我國鎂資源的現(xiàn)有儲量居世界首位。金屬鎂的首要用途是用作合金添加元素;其次是制造適于作結(jié)構(gòu)件的鑄造和變形鎂合金;最后是用于鋼鐵脫硫。目前熔煉鋁合金幾乎占去了全球鎂用量的半壁河山。鎂合金作為結(jié)構(gòu)件使用,在過去除在航空航天領域應用外,由于成本原因,沒有像鋁合金那樣得以廣泛應用。近年來,為解決降低能耗和環(huán)保問題,汽車工業(yè)把目光投向使其輕量化的鎂合金。鎂合金能減輕車重和降低燃油消耗,比強度高、比剛度接近于鋁合金和鋼,良好的鑄造性能和尺寸的穩(wěn)定性、易加工、廢品率低,抗沖擊、阻尼性能好、在降低噪聲、減輕振動、安全和舒適方面優(yōu)于鋁和鑄鐵。在汽車工業(yè)的推動下,壓鑄鎂合金在過去十年內(nèi),以年均15%的增長速度在不斷擴大市場。此外手機外殼、手提電腦、高級視聽設備及數(shù)碼相機的外殼中已廣泛使用鎂合金零部件,充分發(fā)揮鎂合金質(zhì)輕、耐用、減振、屏蔽無磁性等功能。目前鎂合金生產(chǎn)與應用的領域和用途不斷拓展,大有方興未艾之勢。
2、鎂合金流變成形技術(shù)
流變成形技術(shù)始于二十世紀七十年代,由美國MIT的Flemings教授領導的研究小組最先提出。流變成形的基本原理是在熔體凝固過程中對熔體施加攪拌,從而改變凝固中的形核和長大規(guī)律。將經(jīng)過攪拌的熔體導入成形設備內(nèi),獲得的鑄件微觀組織為細小均勻的等軸晶,而不是常規(guī)鑄造的粗大樹枝晶。適合于流變成形的成形方式多種多樣,如連鑄、壓鑄、擠壓、鍛造、軋制等。隨著鎂合金壓鑄工業(yè)的迅猛發(fā)展,流變壓鑄技術(shù)已表現(xiàn)出良好的應用前景。常規(guī)液態(tài)壓鑄件內(nèi)往往存在氣孔,導致生產(chǎn)成品率低,零件無法通過熱處理提高性能。流變壓鑄能避免鑄件內(nèi)形成氣孔,鑄件性能得到改善,生產(chǎn)效率顯著提高。
3、雙螺旋流變成形技術(shù)
雙螺旋流變制漿技術(shù)由英國Brunel 大學Z.Fan等人發(fā)明并申請了多項國際專利。北京有色金屬研究總院與發(fā)明人合作,共同致力于該技術(shù)的二次開發(fā)和推廣應用。雙螺旋流變制漿設備通過一對高速旋轉(zhuǎn)的螺桿對熔體實施高剪切率攪拌。熔體經(jīng)過攪拌處理后直接進行壓鑄、擠壓、軋制等。雙螺旋攪拌技術(shù)適用于多種不同牌號鎂、鋁合金,具有連續(xù)處理熔體的能力,是目前最為成功的流變成形熔體處理技術(shù)。
4、半固態(tài)觸變成型鎂合金組織性能分析
半固態(tài)觸變注射成型鎂合金AZ91D 的組織與性能進行了分析,結(jié)果表明,該成形法所生產(chǎn)的鎂合金產(chǎn)品的組織及力學性能均優(yōu)于壓鑄產(chǎn)品,從而為應用半固態(tài)觸變成型法進行鎂合金汽車零部件的生產(chǎn)奠定基礎。
5、觸變注射成型 鎂合金 組織 力學性能
隨著對綠色、環(huán)保等方面要求的提高,鎂合金以其重量輕、比強度高、比剛度高、減震性好、耐電磁屏蔽、易回收等特點從眾多金屬材料中脫穎而出,廣泛的應用于航空、航天、電子和汽車等行業(yè)。目前,鎂合金應用的兩大熱點產(chǎn)業(yè)是電子業(yè)和汽車業(yè)。一方面,用于“3C” (Computer、Communication、Consumption Electronics Products)產(chǎn)品的殼體,有逐漸取代可回收性較差的塑料殼體的趨勢;另一方面,作為實際應用中最輕的結(jié)構(gòu)金屬,鎂合金能夠滿足交通運輸業(yè)日益嚴格的節(jié)能和尾氣排放要求,從而生產(chǎn)出重量輕、耗油少、環(huán)保的新一代交通工具。
國內(nèi)外廣泛采用的鎂合金成形方法為壓鑄法。壓鑄鎂合金產(chǎn)品具有尺寸穩(wěn)定性好、生產(chǎn)率高等優(yōu)點,但也具有夾雜多、氣孔多、成形后難熱處理、尺寸近凈成形差等不足。采用壓鑄法制造的零件很難滿足諸如用于“ 3C”產(chǎn)品中所廣泛使用的薄壁殼體類零件以及用于汽車工業(yè)中的高性能鎂合金零部件的要求。
同壓鑄法相比,半固態(tài)方法制造的產(chǎn)品具有鑄造缺陷少,產(chǎn)品的力學性能、尺寸精度、表面和內(nèi)在質(zhì)量高等優(yōu)點,此外還有節(jié)約能源、安全性好、近凈成形性好等優(yōu)點。目前世界上已經(jīng)成功工業(yè)化的鎂合金半固態(tài)成型技術(shù)是觸變注射成型技術(shù)[1]。長春華禹鎂業(yè)有限公司是我國最早引進此項技術(shù)的廠家,本文利用該公司的觸變注射成型機制備試樣,對觸變注射成型鎂合金的組織及力學性能進行了分析,從而為公司下一步進行汽車用高性能鎂合金的研究開發(fā)作適當?shù)募夹g(shù)儲備。
6、半固態(tài)觸變注射成型技術(shù)的原理及工藝過程 。
6.1:半固態(tài)觸變注射成型技術(shù)的原理
在普通鑄造過程中,初晶以枝晶方式長大,當固相率達到0.2 左右時,枝晶就形成連續(xù)網(wǎng)絡骨架,失去宏觀流動性。半固態(tài)成形是在液態(tài)金屬從液相到固相冷卻過程中進行強烈攪拌,使普通鑄造成形時易于形成的樹枝晶網(wǎng)絡骨架被打碎而保留分散的顆粒狀組織形態(tài),懸浮于剩余液相中。這種顆粒狀非枝晶的顯微組織,在固相率達0.5~0.6 時仍具有一定的流變性,從而可利用常規(guī)的成形工藝如壓鑄、擠壓,模鍛等實現(xiàn)金屬的成形[2~4]。 半固態(tài)觸變注射成形法是近些年來開發(fā)的一種新工藝,源于美國DOW化學公司,美國THIXOMAT公司將其商業(yè)化。該工藝是將塑料的注塑成形原理與半固態(tài)金屬成形工藝相結(jié)合,集半固態(tài)金屬漿料的制備、輸送、成形等過程于一體,該法較好地解決了半固態(tài)金屬漿料的保存輸送、成形控制困難等問題。
6.2:半固態(tài)觸變注射成型技術(shù)的工藝過程
注射成形法主要工藝過程如下:被制成顆粒的鎂合金原料(由枝晶鎂合金鑄錠制成,其組織仍為枝晶組織)從料斗中加入;在套筒中的鎂合金原料通過電加熱轉(zhuǎn)變成半固體狀態(tài),在螺桿的剪切作用下,在套筒中半固體金屬漿料形成了近乎于球形狀的固體顆粒,在注射缸的作用下,以相當于塑料注塑機的十倍速率壓射到模具內(nèi)成形。
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