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鎂合金的幾種成型工藝

作者:百乐宫娱乐平台科技 日期:2019-10-30

     鎂合金是以鎂為基礎加入其他元素組成 的合金。其特點是:密度小(1.8g/cm3鎂合金左右),強度高,彈性模量大,散熱好,消震性好,承受衝擊載荷能力比 鋁合金 大,耐有機物和堿的腐蝕性能好。主要合金元素有鋁、鋅、錳、鈰、釷以及少量鋯或鎘等。目前使用最廣的是 鎂鋁合金,其次是 鎂錳合金 和鎂鋅鋯合金。主要用於航空、航天、運輸、化工、火箭等工業部門。在實用金屬中是最輕的金屬,鎂的比重大約是鋁的2/3,是鐵的1/4。它是實用金屬中的最輕的金屬,高強度、高剛性。

 
 
對於鎂合金來說,成形工藝主要可分為液態成形工藝和固態成形工藝。其中液態成形主要包括重力鑄造、低壓鑄造、壓鑄、半固態鑄造等。固態成形又稱塑性加工成形,包括擠壓、鍛造、軋製等等。
 
1. 液態成型工藝
 
1.1 重力鑄造
 
鎂合金可以用不同的重力鑄造方法生產,如砂型鑄造、熔模鑄造、金屬模鑄造、半金屬模鑄造、殼型鑄造等。其中鎂合金的砂型鑄造經曆了普通粘土砂、水玻璃砂、自硬樹脂砂的發展階段。采用自硬樹脂砂造型製芯工藝,可以提高鑄件的質量,簡化工藝程序,有利於實現機械化自動化的生產和提高模具使用壽命,並減少有害氣體,是大型複雜鑄件走向精確化的方向。熔模鑄造又稱失蠟法,通常是在蠟模表麵塗上數層耐火材料,待其硬化幹燥後,將其中的蠟模熔去而製成型殼,再經過焙燒,然後進行澆注,而獲得鑄件。由於獲得的鑄件具有較高的尺寸精度和表麵光潔度,故又稱“熔模精密鑄造”。
 
1.2 低壓鑄造
 
鎂合金一般熱容小、凝固區間大,容易產生裂紋、充填不均勻、偏析和組織粗大等鑄造缺陷,且難以生產大型、薄壁或者結構複雜的鑄件。利用低壓鑄造平穩的充型和順序凝固特點可以生產出優質的鎂合金鑄件。
 
1.3 壓鑄
 
鎂合金熔點較低( 純鎂約為650℃) ,凝固潛熱小,凝固速度快,且合金液黏度低、流動性好,特別適於壓鑄生產。但常規壓鑄的零件無法進行熱處理,不能通過時效強化。近幾十年來發展起來的真空壓鑄、充氧壓鑄和半固態壓鑄則可解決該問題。真空壓鑄在壓鑄過程中先抽除型腔內的氣體,從而減小甚至消除壓鑄件內的氣孔和溶解氣體,提高鑄件的力學性能和表麵質量。充氧壓鑄則是在熔體充型前將氧氣或其他活性氣體充入型腔以置換型內空氣。充型過程中,活性氣體與金屬液反應生成彌散分布的金屬氧化物,達到消除壓鑄件內氣體和氣孔的目的。半固態壓鑄可分為流變壓鑄和觸變壓鑄。流變壓鑄是將製備好的半固態漿料直接轉移到壓室進行壓鑄,而觸變壓鑄則是將預製的組織細小的半固態錠料重新加熱到半固態區間進行壓鑄的成形工藝。無論是流變壓鑄還是觸變壓鑄,金屬液在半固態區間充型平穩,避免了紊流的充型方式,因此可顯著減少壓鑄件的疏鬆縮孔。
 
1.4 半固態鑄造
 
半固態成形是一種新型、先進的工藝方法,與傳統的液態成形相比,具有成形溫度低,模具壽命長,改善生產條件和環境,細化晶粒,減少氣孔,疏鬆縮孔,提高組織致密性,提高鑄件質量等優點。
 
半固態成形可分為流變成形和觸變成形。目前,在半固態漿料製備方麵,國內外學者發明了不同的製備工藝,目的都是為了獲得細小、圓整的初生顆粒均勻地懸浮於液相之中的理想半固態組織,隨後結合不同工藝進行成形,充分發揮半固態成形的優勢。其中半固態觸變注射成形最為成熟,具有工藝簡單、自動化程度高等優點,已廣泛應用於鎂合金生產中。
 
2. 固態成型工藝
 
2.1 擠壓
 
鎂合金塑性較差,適合擠壓成形,一般為溫擠壓和熱擠壓,擠壓溫度通常為300~ 450 ℃。鎂合金擠壓有以下優點: 可細化晶粒、通過保留擠壓纖維織構可提高強度、可獲得優良的表麵質量及良好的尺寸精度。目前,鎂合金管材、棒材、型材、帶材等百乐宫娱乐平台主要采用擠壓成形。但鎂合金擠壓也存在擠壓速度慢、變形抗力大、擠壓加工後由於形成織構而造成材料力學性能的各向異性等缺點。
 
2.2 鍛造
 
鎂合金鍛造一般有兩種方式: 自由鍛和模鍛。常用來鍛造的鎂合金有ZK 係列和AZ 係列鎂合金。鎂合金鍛件的力學性能通常取決於鍛造過程中所產生的應變硬化程度。鍛造溫度越低,其應變硬化效果越顯著,然而溫度過低時鍛件容易開裂,過高時則氧化嚴重。在傳統的鍛造工藝上發展起來的一項新技術—精密鍛造,可成形流線沿鍛件幾何外形分布的高精度、複雜形狀鍛件,同時能提高鍛件的承載能力。此外,鎂合金鍛造溫度範圍窄,導熱係數是鋼的兩倍,接觸模具降溫快,容易導致塑性降低、變形抗力增大、充填性能下降,因此適合等溫鍛造成形。精密衝鍛成形技術是將衝壓成形與鍛造成形相結合產生的新工藝,是適用於鎂合金成形的很有發展前途的工藝。主要是將加熱後的鎂合金坯料在加熱模具中進行衝壓和鍛造,采用普通機械式鍛壓機床即可,其技術關鍵在於成形模具與成形工藝設計,以及模具溫度、變形率與變形速度等參數控製。與壓鑄和半固態成形工藝比較,該技術具有生產效率高、成品率高和成本低等優點。
 
2.3 軋製
 
鎂合金的帶材及板材一般采用軋製成形的方法生產。軋製過程可以細化晶粒,改善鎂合金組織,顯著提高鎂合金的力學性能。軋製溫度是鎂合金軋製過程中的關鍵參數。軋製溫度過低時,高的應力集中可導致孿晶形核和切變斷裂; 軋製溫度過高時,晶粒容易長大而使板材熱脆傾向增大。
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