若壓鑄工藝不當,鎂合金鑄件中就會產生相應的缺陷甚至出現廢品。按造成缺陷的原因,可將其分為兩類:凝固缺陷,如氣孔、縮松、冷紋等;機械問題引發的缺陷,如扭曲、變形、缺“肉”等。其中,缺“肉”和冷紋是合金壓鑄件中常見的缺陷形式。除此之外,還可能產生其他缺陷,其產生原因及避免措施如下。
發生缺“肉”或模具型腔未填滿的原因:壓射速度不夠;模具或熔體溫度低;熔體污染,如附有過多的氧化物;潤滑劑過量;澆口不合適;模具排氣不充分;冷室壓鑄時壓射力不合適。
模具或熔體溫度低,流向相反的熔體相遇時會發生冷流或冷噴??偱艢饷娣e增至澆口面積50%以上時,會減少冷噴頻率。
吸氣或析H2會產生氣孔,調整澆道、澆口、排氣和潤滑系統可以大限度地減少這類缺陷的產生。
限制熔體進料量,鑄件局部熱點處會形成縮孔或空洞。
不良澆口、尖角或潤滑過量會造成濺灑和擾動,可使鑄件表面形成波紋和漩渦。
熔體凝固時可產生熱裂紋,模具的約束會引起應力集中、尖角和鑄件脫模延遲,都將增大熱裂傾向。
鑄件脫模時的收縮應力會引起鑄件變形、扭曲和斷裂。
在鎂合金鑄件生產中,每一種缺陷都是由多個因素引起的。因此,對每一種缺陷產生的原因與采取的預防措施應進行具體分析。
擠壓工藝主要的部分是擠壓溫度,它與合金種類和擠壓材形狀有關,一般為295℃~455℃,對鎂及鎂合金的擠壓變形特性影響很大,可以通過調節擠壓溫度來滿足擠壓比要求,鎂合金的擠壓比(斷面減縮率)通常保持在10∶1~100∶1,采用預擠壓坯錠擠壓時,可以采用更大的擠壓比。同時,擠壓鎂合金時會產生大量熱能,采取適當措施散發這部分熱量,否則,被擠件溫度有可能會超過固相線溫度,形成熱裂紋。
擠壓結束后,先取出模具,并從錠坯上切下成品件,再取出錠坯余料,余料可以循環使用。如果立即裝上新錠坯,并與錠坯余料焊合后,可以連續擠壓,預留縱向槽,以便新舊錠坯卷入的氣體排出,可采用鑄造、機械加工和擠壓法加工縱向槽。用擠壓工藝可以生產雙金屬復合材料。
為了使擠壓材具有彌散分布的細小的顯微組織和較高的力學性能,須將擠壓材進行在線淬火,即在擠壓機上向出模的高溫擠壓材吹強氣流或水。應注意的是,冷卻水不得與熱模接觸,否則模型會開裂。擠壓材料人工時效后,力學性能顯著上升,它們的典型性能見表。粉末擠壓ZK60A合金有很高的抗壓強度,因其晶粒極小。
ZK60、WE43、WE54合金的熱處理狀態為T5(人工時效)或T6(固溶+人工時效)。T5和T6狀態的ZK系列鎂合金擠壓材,不但有各向同性的強度性能,而且塑性也不低。熱處理對WE系鎂合金擠壓材的室溫力學性能影響不大,但能較明顯地提高其高溫性能穩定性。AZ61及AZ80鎂合金也可以時效強化,但在T5、T6處理后,強度性能僅略有提高,可是塑性卻明顯下降。一般情況下,ZK型鎂合金具有良好的強度與塑性匹配,無需進行熱處理。
鎂合金轉向管柱支架
現在在一款新能源車型的轉向系統的開發中,引用了以鎂合金為材料設計成型的轉向支架和導向筒。由于鎂合金的剛度,不會在安裝后隨車身支架的變形而產生變形,全面轉向系統在整車碰撞過程中轉向管柱可以按照設計的行程和吸能曲線完成整個動態潰縮過程,提供整車碰撞的安全性,并且大大提高了這個轉向系統的剛度和頻率,而且做到了輕量化設計,其質量較之常規車型原件減輕了5%以上。
鎂合金儀表板骨架
常規車型的儀表板骨架更多是采用鋼件焊接制成,為了滿足汽車輕量化這一要求,需要在原本功能的基礎上,確保裝配面與孔的部位不改變,所以,將儀表板骨架零部件替換為鎂合金。鎂合金儀表板骨架制作時主要應用擠壓、彎曲這兩種工藝,所有鎂合金件之間以氫弧焊進行連接。因為,鎂合金與鋼這兩種材料接觸之后會被腐蝕,所以儀表板骨架和車身、儀表板等零部件進行連接,建議采用鋼質滲鋁螺栓作為連接件。經過實踐得知,輕量化鎂合金儀表板骨架的質量是1.957kg,相比常規車型所采用的原鋼件質量減輕了62.9%。
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