典型鎂合金材料生產流程:錠坯加熱→一次擠壓→切中間坯料→加熱→二次擠壓→人工時效→拉伸矯直→切頭尾與取試樣→輥式矯直→手工矯直→檢查→切成品與打印→氧化著色→成品檢查→包裝→入庫→發運。
大家都比較熟悉鋁合金材料擠壓的過程,但對于鎂合金的擠壓過程可能較為陌生,因此,需要特別注意。眾所周知,鋁合金錠坯可在燃油爐、燃氣爐、空氣電阻爐、感應電爐中加熱,然而,鎂合金錠坯只允許在空氣電阻爐內加熱。筆者擠壓鎂合金時,在加熱鋁合金的燃油爐內加熱鎂合金,結果著火了,幸好沒傷人,也沒造成火災;還有一次,在加熱鋁扁錠的電阻爐內加熱鎂錠也著火了。因此,在加熱鎂錠坯時應特別小心。
鎂合金錠坯的加熱溫度不高,為防止燃燒,加熱溫度宜≤470℃,而鋁合金的高加熱溫度可達550℃;鎂合金的大擠壓速度為20m/min,比硬鋁的快,但僅為軟鋁合金的1/3;熱擠壓鎂合金材料的收縮率比鋁合金的大,在設計模具時應注意;擠壓鎂材的拉矯不可在室溫進行,宜加熱到150℃~250℃,且須用拉矯機,而鋁合金的拉矯可在室溫下進行。
從金屬變形的的主變形方式可知,軋制的主變形方式是雙向延伸、一向壓縮的,因此,軋制不利于充分發揮鎂合金的塑性能力,鎂合金軋制板帶材軋制工藝并不是一種主要的工藝,在鎂及鎂合金的半成品產量中,平軋材也不是多的。在書面材料中,不宜把“軋制”寫成“壓延”,因為在國標GB/8005.1中并沒有“壓延”一詞,只有“軋制”一詞;同時,在商務印書館出版的第3版《新華大字典》中也無“壓延”一詞,只有“軋制”。
鎂及鎂合金晶體結構為密集六方晶格,塑形變形能力不強,所以軋制板材時多采用塑性較高的AZ31和M1A合金。鋁合金及銅合金晶體都是面心立方晶格,有很高的塑性,可軋成很薄的箔材。板材可按其厚度分為厚板與薄板,對銅合金及鋁合金來說,厚板是指厚度>6mm的板材,現在航空航天工業用的鋁合金厚板厚度已達250mm;≤6mm的板材稱為薄板。對鎂合金板材來說,一般把原度11mm~70mm的稱為厚板,厚度≤10mm的稱為薄板。
由于鎂合金的變形能力有限,為使錠坯獲得大的變形量和減少裂紋產生,大都進行熱軋,熱軋溫度300℃~450℃,可根據合金選擇溫度,熱車道次壓下率為10%~30%,鋁合金的熱軋道次壓下率可達50%。在鎂合金熱軋時,若軋件溫度降到315℃,則需要重新加熱,以熱軋的進行。
現階段鎂合金在汽車上的應用主要集中于車身、發動機和內飾件3大部分,產量持續快速增長。歐洲范圍內,60多種汽車零部件已采用鎂合金為材質,車用鎂合金鑄件的使用量正在以年均25%的速度增加;北美是世界上鎂合金在汽車中用量大,使用和研發中的鎂合金零部件有100多種;日本汽車業在越來越多的零件上采用鎂合金材質,包括變速桿、座椅架等。大眾公司的帕薩特、奧迪A4和A6等汽車的齒輪箱殼體使用AZ91D鎂合金,比鋁合金部件減重25%。美國福特、美國通用、日本三菱等汽車公司已采用鎂合金零部件替代原有的鋁合金汽車零部件和塑料零部件,包括:發動機殼體和蓋、變速箱殼體和蓋、離合器殼體、液力變扭器殼體、發電機托架、剎車踏板支架、車身殼體框架、車門、車輪、方向盤、儀表盤、后橋驅動器、轉向節、座椅支架、把手等100多種零部件。
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