铜陵供应镁丝镀镁丝线
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铸造是镁合金的主要成形方法,包括砂型铸造、金属型铸造、熔模铸造、消失模铸造和压铸等在内的多种铸造方法均可用于镁合金成形。目前,90%以上的镁合金产品是压铸成形的。
压铸是镁合金主要、应用广泛的成形工艺。镁合金有优良的压铸工艺性能:镁合金液粘度低,流动性好,易于充满复杂型腔。用镁合金可以很容易地生产壁厚1.0mm~2.0mm的压铸件,现在小壁厚可达0.6mm。镁压铸件的铸造斜度为1.5,而铝合金是2~3度。镁压铸件的尺寸精度比铝压铸件高50%。镁合金的熔点和结晶潜热都低于铝合金,压铸过程中对模具冲蚀比铝合金小,且不易粘型,其模具寿命可比铝合金件长2—4倍。镁合金件压铸周期比铝件短,因而生产效率可比铝合金提高25%。镁合金铸件的加工性能优于铝合金铸件,镁合金件的切削速度可比铝合金件提高50%,加工耗能比铝合金件低50%。生产经验表明由于生产,热室压铸的镁合金小件的总成本低于冷室压铸的铝合金同样件。
AZ系列合金AZ91具有良好的铸造性能和高的屈服强度,其压铸件广泛应用于汽车座椅、变速箱外壳等多种形式部件。AM系列合金AM50、AM60具有较高的延伸率和韧性,用于抗冲击载荷、安全性高的场合如车轮、车门等。AS系列的镁合金AS41、AS21和AE系列的AFA2是20世纪70年代开发的耐热压铸镁合金。
镁合金压铸中广泛采用冷、热室压铸方法。一般薄壁铸件采用热室压铸机,厚壁铸件采用冷室压铸机。镁合金热室压铸机是目前国外使用数量多的镁合金压铸设备,具有生产,浇注温度低,注型寿命长,易实现熔体保护等特点。主要缺点是设备成本和维修费用较高。
镁合金压铸时,合金液冲填压型时的高速湍流运动,使腔内气体无法排出,会导致组织疏松,甚至铸件表面鼓包或变形。压铸工艺参数如压力、速度、熔体温度、模具温度等对铸件性能都有显着影响。许多新压铸方法,包括真空压铸、充氧压铸和挤压铸造等一定程度上克服了以上缺点,减少了铸件组织疏松和气孔等缺陷,提高了铸件致密度。美国俄亥俄州精密成型公司C.Rozak介绍了镁合金的金属压缩成型技术(MCF)在整个铸件表面加压的成型方法,在压力下凝固,改善了微观组织,减少了晶粒尺寸和孔隙率,铸件致密均匀,可用于生产性能要求高、形状复杂的铸件。
熔模铸造是目前国际上较为的铸造技术之一。熔模铸造从原理上讲适合于制备小体积高精密的铸件。目前它已用于生产铝合金甚至镍基超合金。在镁合金铸件的发展历程中,有些工件结构复杂,一些部位壁厚非常薄,并且对表面粗糙度和尺寸公差要求严格,则可以采用熔模铸造来生产。
采用熔模铸造法生产铸件时具有不需取模、无型芯和无分型面等特点,因而其铸件的尺寸精度和表面粗糙度接近于熔模精铸件。此外,熔模铸造为铸件结构设计提供了充分的自由度,原来多个零件组装的构件,可以通过分片制型后粘合成一体实现整体浇注,因此可以经济地生产许多复杂零件。但是,熔模铸造的设备投入和单位铸造成本高,工件尺寸有限。此外,镁与熔模铸型材料和粘结材料用氧化物陶瓷之间存在高活性反应,从而大大地限制了其应用。生产镁合金薄壁件时需要预热铸型以便填充薄壁部位,然而预热温度和浇注温度过高将促进镁合金与铸型间的反应。有研究表明采用低的铸型预热温度时,ZrO2是一种很有前景的铸型材料。
目前镁合金的塑性成形过程主要为锻造和挤压,少量为轧制成形,且均需采用热加工方式。因此,变形温度是重要参数,同时变形速率和应力状态也是重要的考虑因素。
1)锻压成形:镁合金锻造性能取决于3个因素:合金的凝固温度、变形速率及晶粒大小。为了良好的加工性能采用具有可锻性的AZ和ZK系镁合金坯料或坯棒。这两系合金可通过添加晶粒细化剂和合金元素得到满意的晶粒尺寸。但铸造组织的晶粒度一般不符合锻造要求,须先将铸锭加以挤压,得到锻造所需晶粒尺寸,再以高变速率锻造成形。镁合金在其固相线温度以下55℃范围内进行锻造,锻造温度过低可能形成裂纹。液压机和低速机械压力机是其模锻的常用设备。
2)挤压成形:镁合金可以挤压成各种管材、棒材和型材。包括带凹角和暗槽的型材,大直径和变截面厚度的薄壁管等难加工的产品。挤压材料也是AZ和ZK系镁合金,温度一般控制在300℃—460℃之间,具体温度的选择还和特定的合号和挤压形状有关。因为镁在变形过程中会产生大量热,所以挤压过程中充分冷却,否则合金温度可能超过固相线温度而导致开裂。
3)轧制成形:铸造成平面形状且有圆形边缘的镁锭可以用来进行厚板和薄板的轧制。一般镁合金厚板厚度范围为11.0mm—70mm,薄板厚度为0.8mm—10mm。镁合金的冷轧性能不佳,一般厚板可以在热轧机上直接生产,而薄板一般采用冷轧和温轧两种方式生产。
镁合金热轧时,一方面要铸态组织得到充分变形,达到改善组织的目的,因此要有一定的变形量;另外,由于多晶镁合金滑移系少,晶粒不易产生宏观屈服而易在晶界产生大的应力集中,合金很容易发生晶间断裂。试验研究发现开坯时变形量控制在压下量s二30%左右合适。镁合金板材在轧制以后一般要进行退火及热处理,加工组织发生再结晶。其退火温度应选择在靠近完全再结晶温度范围内。
2.2超塑性变形
超塑性是指晶体材料在拉伸时表现出大的应变。已有的研究结果表明,镁合金在一定条件下不但具有很高的塑性,而且甚至出现明显的超塑性。当晶粒细化到一定程度(约10—6m),镁合金可获得相对的超塑性。通常超塑性现象主要发生在高温(约等于0.7Tm,Tm为材料的熔点),应变速率相对较低,工业生产中受到限制。Langdon提出了超塑性变形的两个必要条件:①局部缩颈受到限制;②空洞内部相互连接受到抑制。目前,采用高应变速率超塑性成形和低温超塑性成形获得细小晶粒。其中,等通道角挤压技术是低温超塑性的一种方法,在200℃温度下可使AZ91镁合金延伸率达到675%。