台中挤压镁合金参数镁合金压铸

典型镁合金材料生产流程：锭坯加热→一次挤压→切中间坯料→加热→二次挤压→人工时效→拉伸矫直→切头尾与取试样→辊式矫直→手工矫直→检查→切成品与打印→氧化着色→成品检查→包装→入库→发运。
　　大家都比较熟悉铝合金材料挤压的过程，但对于镁合金的挤压过程可能较为陌生，因此，需要特别注意。众所周知，铝合金锭坯可在燃油炉、燃气炉、空气电阻炉、感应电炉中加热，然而，镁合金锭坯只允许在空气电阻炉内加热。笔者挤压镁合金时，在加热铝合金的燃油炉内加热镁合金，结果着火了，幸好没伤人，也没造成火灾；还有一次，在加热铝扁锭的电阻炉内加热镁锭也着火了。因此，在加热镁锭坯时应特别小心。
　　镁合金锭坯的加热温度不高，为防止燃烧，加热温度宜≤470℃，而铝合金的高加热温度可达550℃；镁合金的大挤压速度为20m/min，比硬铝的快，但仅为软铝合金的1/3；热挤压镁合金材料的收缩率比铝合金的大，在设计模具时应注意；挤压镁材的拉矫不可在室温进行，宜加热到150℃～250℃，且须用拉矫机，而铝合金的拉矫可在室温下进行。

压铸件表面总会或多或少地存在着种种缺陷，在出模后进行修整，除去多余的金属（如小块金属）、熔渣、漏道结块、溢出物、排气孔和飞边，修整可与简单的机械加工，如钻孔等一同进行。修整模通常用的是简单的开闭模，但有时也要用较为复杂的模，这取决于产品结构及其对精度的要求。修整模的尺寸精度决定了成品的质量与尺寸。

镁合金工件大都是近净成形的，尺寸也相当，修整后没有必要进行机械加工，有时为了提高表面品质，可进行振动或喷丸处理。而需要二次机加工处理的，通常都是近净成形、偏差严格和重复性良好的工件。

镁合金的抗蚀性低，因此，压铸件应进行化学防腐蚀处理和表面喷涂处理。防蚀处理在铬酸盐、磷酸盐钝化剂中进行钝化和阳极氧化处理，生成的氧化膜不但能提高镁合金的抗蚀性，而且能提高基底和喷涂层的粘结力。

对压铸件进行喷涂和喷丸处理，以提高表面质量，常用的涂料为：环氧树脂、乙烯树脂、聚氨酯等。此外，为了获得光亮均匀的表面，可进行陶瓷振动抛光处理，削除残余飞边和尖角，还可以进行研磨、抛光和其他研磨处理。

在喷丸处理镁合金压铸件时，应注意附着于工件上的降低抗蚀性的杂质微粒，好用铝丸、玻璃球和Al2O3粒子作喷丸介质，不得采用含有Fe、Cu或Ni的粒子作为喷丸，钢丸也不可用，且镁合金工件不能使用其他金属用过的喷丸进行处理。

安全工作

在镁合金压铸车间，要将安全工作放在。由于镁及镁合金的化学性质极为活泼，在生产时极易氧化、燃烧，甚至爆炸，采取对应的安全防范措施，可分为以下几方面：

锭的存放

镁及镁合金锭应储于室内，室内温度波动不可过大，不可与水汽直接接触，不可与易燃物品存于同一库内。镁燃烧，不可用水熄灭，否则不但会加速火势，还可能发生爆炸。

泄漏

在熔炼镁及镁合金时，熔体在运动剧烈或与水汽反应时易发生溅洒，因此，工作人员应穿戴防护衣服、鞋、帽、眼镜和面罩。熔炼前，锭块预热到大于150℃，熔炼工具须预热并保持干燥，浸入熔体宜缓慢，使其温度均匀升高，好不使用中空工具，以免带入水汽，引发爆炸。每个炉子、压射缸体和压型下方都应放置安全容器，收集溢出物。如果是镁及镁合金粉末自燃，不要快速移开安全容器。此外，洒落在混凝土地板上的熔体会与地面上的水汽发生剧烈反应。

镁反应

液态镁或镁合金可与氧化铁发生镁热反应，宜尽量减少坩埚壁及其他与熔体接触的钢件上形成碎屑和尘渣。

灭火

若发生火灾，应立即采用灭火剂覆盖燃烧表面，阻止其接触空气中的氧。按灭火递减顺序，可采用的灭火剂有：干燥的镁及镁合金的低熔点盐熔剂、干燥的无铸铁氧化物碎片、干砂以及适合灭火的D型灭火器。高压D型灭火器易导致火灾蔓延，只有在万不得已的情况下才采用。在镁及镁合金火灾中，不得使用水、泡沫、SO2、CO2和CCl4灭火。清理镁合金压铸件时，采用湿法处理以免粉尘飞扬；机加时应采用切削液，以降低加工区内温度。

挤压工艺主要的部分是挤压温度，它与合金种类和挤压材形状有关，一般为295℃～455℃，对镁及镁合金的挤压变形特性影响很大，可以通过调节挤压温度来满足挤压比要求，镁合金的挤压比（断面减缩率）通常保持在10∶1～100∶1，采用预挤压坯锭挤压时，可以采用更大的挤压比。同时，挤压镁合金时会产生大量热能，采取适当措施散发这部分热量，否则，被挤件温度有可能会超过固相线温度，形成热裂纹。

挤压结束后，先取出模具，并从锭坯上切下成品件，再取出锭坯余料，余料可以循环使用。如果立即装上新锭坯，并与锭坯余料焊合后，可以连续挤压，预留纵向槽，以便新旧锭坯卷入的气体排出，可采用铸造、机械加工和挤压法加工纵向槽。用挤压工艺可以生产双金属复合材料。
为了使挤压材具有弥散分布的细小的显微组织和较高的力学性能，须将挤压材进行在线淬火，即在挤压机上向出模的高温挤压材吹强气流或水。应注意的是，冷却水不得与热模接触，否则模型会开裂。挤压材料人工时效后，力学性能显著上升，它们的典型性能见表。粉末挤压ZK60A合金有很高的抗压强度，因其晶粒极小。
ZK60、WE43、WE54合金的热处理状态为T5（人工时效）或T6（固溶+人工时效）。T5和T6状态的ZK系列镁合金挤压材，不但有各向同性的强度性能，而且塑性也不低。热处理对WE系镁合金挤压材的室温力学性能影响不大，但能较明显地提高其高温性能稳定性。AZ61及AZ80镁合金也可以时效强化，但在T5、T6处理后，强度性能仅略有提高，可是塑性却明显下降。一般情况下，ZK型镁合金具有良好的强度与塑性匹配，无需进行热处理。

ZK60A合金挤压材

ZK60A镁合金是一种不含Al的Mg-Zn系合金，含Zn4.8-6.2、Zr 0.45，共余为Mg，Zr的含量一般为0.5%。F及T5状态挤压材的室温平均弹性模量44.8GPa。室温抗拉强度/伸长率：F材料的340MPa/14%，T5材料的305MPa/11%；室温屈服强度：F材料的360MPa、T5材料的305MPa。

ZK60A合金挤压材纵向试样回转梁（R=-1）轴向负载（R=0.25）的室温疲劳断裂试验结果见图1-图4。

ZK60A合金锻件

ZK60A-T5合金锻件的回转和弯曲梁（R=-1）疲劳强度见图5及图6，纵向试样，带切口，Kt=2，经机加工和抛光，试样取自车轮轮缘。

弹性模量室温平均值44.8MPa、室温抗拉强度/伸长率305MPa/16%、室温屈服强度205MPa的ZK60A的切线和轴向轮缘回转和弯曲梁试样的室温疲劳强度见下表，试样经抛光。

汽车产业中镁合金用量较多的国家和地区主要是北美、欧洲、日本和韩国，1991年汽车工业中镁合金的用量仅为2.4万吨，到1997年则增至6.4 万吨，目前这些国家和地区汽车工业对镁合金的需求已达到每年40万吨。欧洲正在使用和研制的镁合金汽车零部件已超过60种，单车镁合金用量9.3公斤～20.3公斤；北美正在使用和研制的镁合金汽车零部件已超过100 种，单车镁合金用量5.8公斤～26.3公斤；我国汽车镁合金产业的总体技术水平不高，在汽车镁合金部件设计、制造加工等方面还有较大差距，平均单车用镁量不足1公斤。经过近几年的发展，已有20余种汽车零部件可以采用镁合金生产。

我国在汽车轻量化方面起步较晚，早将镁合金应用到汽车上的企业是上汽集团。上世纪90年代，在桑塔纳轿车上采用镁合金变速箱壳体、壳盖和离合器外壳，单车用镁合金共约8.5kg。一汽集团开发了抗蠕变镁合金，用于制造高温负载条件下的汽车动力系统部件，同时顺利研发出气缸盖罩盖等镁合金压铸件。同时，东风汽车公司、长安汽车集团也参与到镁合金零部件的生产之中，尤其需要指出的是长安集团生产的“长安之星”微型车上实现了单车用镁8kg的水平，达到了目前的国际水平。在镁合金工艺方面，镁合金汽车轮毂成型技术无疑是一大亮点。

在国家研发计划的支持下，在与东风汽车股份有限公司合作中，上海交大正在针对进行有关汽车用减震台和副车架结构设计，旨在早日实现镁合金在减震塔和副车架两类大型复杂薄壁部件的成型技术与应用上的突破。

目前，汽车工业平均用镁量在10 公斤以内。从2000年开始，各国和研发机构投入大量的资源进行镁合金的研发和产品的推广，特别是我国作为镁合金资源的大国，一直希望将镁合金在汽车工业中的用量进一步提高。但是，车用镁合金的用量并没有出现预期的大幅增长，主要的镁合号还是以AZ91D和AM50为主，主要的镁合金产品以方向盘骨架、仪表盘骨架、座椅骨架等内饰部件。限制镁合金大规模应用的一个主要原因还是由镁合金特性决定的，镁合金的耐腐蚀性能差，特别是电偶腐蚀是困扰镁合金在非内饰承载部件系统中应用的大阻力。

汽车轻量化和部件集成化的发展趋势，能够发挥镁合金材料流动性好、易成形大型复杂结构件的优势，将促使镁合金的新的大规模应用，例如：车门内板和行李箱后盖内板，采用压铸镁合金可以实现优轻量化和结构优化的效果。目前，我国具有多的镁合金矿产和冶炼资源，也具有大吨位压铸装备的下游生产企业，在该领域我国已经形成了为完整的产业链，能够实现从原镁到镁合金压铸件的全流程生产和制造。

镁合金转向管柱支架

现在在一款新能源车型的转向系统的开发中，引用了以镁合金为材料设计成型的转向支架和导向筒。由于镁合金的刚度，不会在安装后随车身支架的变形而产生变形，全面转向系统在整车碰撞过程中转向管柱可以按照设计的行程和吸能曲线完成整个动态溃缩过程，提供整车碰撞的安全性，并且大大提高了这个转向系统的刚度和频率，而且做到了轻量化设计，其质量较之常规车型原件减轻了5%以上。

镁合金仪表板骨架

常规车型的仪表板骨架更多是采用钢件焊接制成，为了满足汽车轻量化这一要求，需要在原本功能的基础上，确保装配面与孔的部位不改变，所以，将仪表板骨架零部件替换为镁合金。镁合金仪表板骨架制作时主要应用挤压、弯曲这两种工艺，所有镁合金件之间以氢弧焊进行连接。因为，镁合金与钢这两种材料接触之后会被腐蚀，所以仪表板骨架和车身、仪表板等零部件进行连接，建议采用钢质渗铝螺栓作为连接件。经过实践得知，轻量化镁合金仪表板骨架的质量是1.957kg，相比常规车型所采用的原钢件质量减轻了62.9%。