辽阳挤压镁合金报价及图片镁合金压铸
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压力加工用的镁及镁合金大都采用半连续铸造法(DC法)生产,可以选择性的对铸锭进行均匀化处理,但高成分合金进行均匀化处理。均匀化处理可显著降低挤压力,一般可以降低20%~25%,甚至更多。均匀化处理规范通常为350℃×12h。Mg-3%Al合金管材(锭坯规格98mm×150mm,管材规格44mm×1.5mm)在挤压时,均匀化处理对挤压力的影响见表1。
镁合金在挤压前都须车皮、管坯和镗孔,尤其反挤压的管坯和异形薄壁型材锭坯还应有较高的尺寸精度和均匀的壁厚,以确保挤压材壁厚均匀。在实际生产中,有时还用挤压坯料生产小规格或有特殊要求的产品。挤压材的锯屑应及时清理,以确保生产人员的安全,挤压车间应配备沙箱和D级灭火器材。挤压前,通常用电阻炉加热挤压材,电阻丝埋设在耐火砖内。
镁的熔点比铝的约低10℃,其密度比铝的低35.6%,其线胀系数又比铝的高5.9%,因此,在设计模具与锭坯加热时间等方面都应考虑。特别在设计模具工作带时,模孔加工尺寸的热胀冷缩余量应约比铝的大一倍。
由于镁合金的塑性较差、不易变形,且镁合金与钢的亲和力较低,所以挤压垫与挤压筒内径的配合偏差定为0.2mm~0.3mm。挤压后残料(压余)与挤压垫易分离,因此,无需润滑垫片。
镁合金的可焊性较低,因此,用平面分流组合模挤压管材和空心型材时,应精心设计分流孔和导流系统,以减少流量阻力,增强焊合均匀性。分流挤压AZ31B管材时的挤压工艺与产品质量关系见表2。镁合金挤压模材料大都为H13模具钢,与制备铝合金挤压模用材料相同,材料在淬火与回火后的HRC硬度应达到47~51。挤压前,模具的预热温度比锭坯温度低20℃~30℃(表3)。加热时间取决于模的大小,以热透和温度均匀为准。
在挤压出模口或脱模后可对高温挤压材进行在线淬火,也可以精整后进行离线淬火。淬火后的挤压材具有细小的弥散显微组织,人工时效后,力学性能可有较大提高。
挤压镁合金的使用状态为T5、T6、F。T5为在线淬火后再进行人工时效的状态。T6为固溶处理与人工时效状态。固溶处理不但可提高材料强度,使其韧性大化,还可以改善抗震性能。固溶处理后再进行人工时效,可使材料强度性能大化,但韧性有所下降。F为原加工状态,即挤压状态,挤压后不进行任何热处理。
ZK60、WE43、WE54合金挤压材的热处理状态为T5、T6。ZK系列合金挤压材不但有高的力学性能,而且各向同性得到改善。WE系材料的室温力学性能对热处理不敏感,但能提高其高温稳定性。AZ61合金和AZ80合金挤压材也有时效强化作用,经T5或T6处理后,强度性能虽稍有提高,但塑性却大幅下降。ZK系列合金挤压材既有高的强度又有良好的塑性,没有必要进行热处理。
镁合金在热加工、矫直和焊接后都残留着应力,需进行退火,以消除应力。挤压镁材与轧制硬状态板材焊于一起时也进行退火,以消除残余应力;减少扭曲变形,在150℃加热60分钟即可消除应力,不需要在260℃退火。挤压镁合金的退火制度:AZ31B、AZ31C,345℃;AZ61A,345℃;AZ80A,385℃;ZK60A,290℃;保温1小时至数小时。
挤压镁合金材料消除应力退火规范见表1。若合金的Al含量大于1.5%,这种处理是的,不但可防止变形,而且更重要的是可以预防应力腐蚀开裂。镁合金挤压材的固溶处理及人工时效制度见表2。AZ71A合金材料固溶处理后,于65℃水中淬火或于其他冷却强度相当的介质中淬火。其他镁合金材料固溶处理后可在静止的空气中冷却,即可以达到淬火效果。
务必注意,淬火时冷却介质不可直接接触挤压模,以免模具开裂;淬火后应对材料进行精整矫直,可采用辊矫,也可以压力矫或拉矫,但拉矫相当困难,而辊矫则十分方便。断面形状简单的角材、槽材、工字材、圆管和带内筋的圆管都可以辊矫。拉矫可确保材料的直线度,但要在加热状态下进行。挤压材料的矫直温度为200℃~225℃,变形量应≤3%。在矫直截面厚度≤10mm的薄材料时,宜采用接触电热法加热,加热5秒~2分钟;而对截面厚度大于10mm的材料,宜利用挤压后的余热进行即时矫直。
在挤压镁合金时,应特别注意安全:应及时清除锯切锭坯上的大小毛刺,因为它们极易燃烧,锯切时也有着火、爆炸的危险;积存的切屑应及时清除,当切屑粒子小于80m时,环境则相当危险,工作人员切勿大意。
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。
在镁合金的应用产品中,压力加工产品、铸造产品以及非结构应用呈三足鼎立之势,自镁实现工业化应用以来,镁在冶金工业(配制铝合金、钢脱硫、球墨铸铁等)中的应用占50%-65%,加工镁及镁合金半成品(板、带、管、棒、型材)材料的占比很小,仅为1%-1.6%,挤压材(管、棒、型材)占的比例更小,只有0.4%-0.8%。因此,每年须进行表面处理的挤压镁材量不多。挤压镁材的表面处理方法有氧化着色、阳极氧化、电镀等。
挤压镁材的氧化着色
挤压镁材氧化着色工艺流程及参数见表1,其预处理(脱脂、水洗、酸洗、光亮蚀洗)及氧化处理后的水洗等处理与前面介绍的相同。
槽液配制与管理
根据槽的容积计算所需的化工产品,加水至1/2容积,将化工产品一一加入槽中,对除油槽与氧化槽加热、开风机、搅拌,而对酸洗槽与光洗槽在室温下开风机、搅拌。搅均后加水至规定容积,再搅拌均匀,取样分析,试氧化,合格后方可正式生产。在使用期间应定期对槽液成分进行化学分析。
氧化膜缺陷修补
挤压材表面上的氧化膜应均匀、牢固,若检查不合格,可作如下修补:
清除不合格膜层,重新处理。
局部清除有缺陷的氧化膜,再用补色液着色,常用的补色液见表2。用汽油或工业酒精擦净油污后,用玻璃砂布轻轻打磨,露出干净的镁,以压缩空气吹净粉尘,用浸以酒精液的纱布擦净表面,晾干后用缠锦纱或棉花的玻璃棒或木棒,蘸上氧化液在表面上反复涂擦约35s,晾干后即可。
目前镁合金制造工艺技术能够有效的实现利用镁合金制造集成性能较高的车辆结构构件,一方面,镁合金具有良好的铸造性,加工条件较为简答,加工工艺简单,且加工有效性较高,不易产生废品;另一方面,镁合金较高的阻尼系数,能够增添汽车结构的抗震性,十分符合汽车工业制造对于材料的多项功能的追求目标。目前,镁合金在车辆结构构件的制造中广泛应用,例如在车辆的传动系统中,在离合器外壳、齿轮箱外壳、离变速箱外壳等零件的铸造方面就大量的使用了镁合金。在车体结构中,车门内衬、仪表板、车灯外壳、引擎盖、车身骨架、底盘系统转向架等也大量使用了镁合金压铸产品。许多国外发达国家对于镁合金的应用程度要远远国内汽车制造业,例如品牌兰博基尼、保时捷等都采用了镁合金减重设计,其车辆的相关性能都得到了很好的提升。但由于国内基于汽车安全性的考虑,对于镁合金材料的应用情况较少,仍多用铝合金的形式来对汽车重量进行控制。
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%。