Magnio štampo liejimas: Lengvi metaliniai sprendimai

1. Įvadas

Magnio liejimas yra unikalus lengvo našumo ir didelės apimties gamybos konvergencija.

Kaip ir lengviausias konstrukcinis metalas, magnis suteikia didelę naudą sektoriuose, kuriuose Svorio mažinimas, stiprumo ir svorio santykis, ir šilumines charakteristikas yra kritiški.

Kas yra štampas?

Mirti liejimas yra metalo formavimo procesas, kai išlydytas metalas dideliu greičiu ir slėgiu įpurškiamas į plieninę formą, gamina beveik tinklo formos dalis su dideliu matmenų tikslumu.

Magnis, dėl žemos lydymosi temperatūros (~650°C), puikus išmetimas, ir didelis sklandumas, idealiai tinka šiam procesui.

Kodėl magnis?

• Tankis: ~1,78 g/cm³ (≈33% lengvesnis už aliuminį, 75% lengvesnis už plieną)
• Didelis stiprumo ir svorio santykis
• Puikus vibracijos slopinimas ir elektromagnetinis ekranavimas

2. Magnio lydiniai liejimui

Magnio liejiniai yra specialiai sukurti taip, kad būtų lengvas našumas, išliejamumas, Mechaninis stiprumas, ir atsparumas korozijai.

Dažniausiai naudojami magnio lydiniai liejant slėginiu būdu priklauso AM, THE, ir AE serijos, su kitais specialiais lydiniais, sukurtais aukštoje temperatūroje arba nišinėje pramonėje.

Magnio liejimo lydinių klasifikacija

Magnio lydiniai skirstomi į kategorijas pagal jų pagrindinius legiravimo elementus. Vardų suteikimo taisyklė paprastai atspindi Cheminė sudėtis, kur:

• A = Aliuminis
• Z = Cinkas
• M = Manganas
• E = Retosios žemės (Pvz., ceris, itris, neodimio)
• S = Silicis
• K = Cirkonis

Pavyzdžiui, AZ91d pirmiausia susideda iš aliuminis (9%) ir cinkas (1%), su mangano ir kitų elementų pėdsakais grūdams rafinuoti ir stabilizuoti.

Įprasta magnio lydinių serija liejimui

3. Magnio liejimo procesai

Magnio liejimas yra tikslus gamybos būdas, kai išlydytas magnio lydinys įpurškiamas į plieninę formą esant aukštam slėgiui, kad būtų pagaminti tinklinės arba beveik tinklinės formos komponentai..

Karšta kamera vs. Šaltojo kameros štampas

Magnio lydinio liejimui naudojami du pagrindiniai mašinų tipai: karšta kamera ir šaldymo kamera sistemos.

Kiekvienas iš jų yra pritaikytas skirtingoms lydinio savybėms, komponentų dydžiai, ir gamybos reikalavimus.

Karštos kameros štampo liejimas

Karšto kameros mašinos, dažnai vadinamas žąsies kaklo sistemos, yra labiausiai paplitęs magnio pasirinkimas dėl palyginti žemos metalo lydymosi temperatūros ir nereaguojančio su plienu.

Šis metodas ypač efektyvus maži ir vidutinio dydžio komponentai, paprastai sveria mažiau nei 2 kg.

Šioje konfigūracijoje, the lydymosi katilas yra integruotas į injekcijos bloką.

Šiame puode yra išlydytas magnio lydinys, ir stūmoklio mechanizmas įpurškia jį per a žąsies kaklo formos kanalas tiesiai į štampavimo ertmę.

Trumpas kelias tarp išlydyto baseino ir formos sumažina šilumos nuostolius ir palaiko pastovią įpurškimo temperatūrą, paprastai aplink 640–680 °C– idealiai tinka magnio sklandumui užtikrinti.

Ciklo laikai diapazonas tarp 10– 30 sekundžių, karštosios kameros liejimas, tinkantis didelės apimties plonasienių arba geometriškai sudėtingų dalių, pvz.:

• Mobiliųjų įrenginių korpusai
• Kameros rėmeliai
• Maži elektronikos korpusai

Tačiau, integruota lydymosi įpurškimo sistema taip pat turi apribojimų.

Lydiniai su aukštesne lydymosi temperatūra arba labiau linkę į oksidacija ir užteršimas (pavyzdžiui, aliuminio ar retųjų žemių turtingos kompozicijos) yra nesuderinamas su šiuo procesu.

Nuolatinis išlydyto metalo poveikis orui padidina oksidacijos riziką, laikui bėgant sumažina lydinio švarumą.

Šaltojo kameros štampas

Priešingai, šaltos kameros mašinos yra suprojektuoti didesnės ir sudėtingesnės dalys, dažnai sveria iki 25 kg ar daugiau.

Šis metodas atskiria lydymosi krosnį nuo įpurškimo sistemos, siūlymas geresnė lydinio kokybės ir temperatūros stabilumo kontrolė.

Veikia, išlydytas magnis yra sukrauti rankiniu būdu arba robotu iš išorinio tiglio į šūvio rankovę.

Tada hidraulinis stūmoklis priverčia metalą į štampą ties didelis įpurškimo slėgis– paprastai tarp 50 ir 150 MPA.

Šis atskyrimas leidžia geriau tvarkyti lydinius, jautrius šiluminiam ciklui ir oro poveikiui.

Gamyboje dažniausiai naudojamas šaltosios kameros liejimas:

• Automobiliai važiuoklės komponentai
• Struktūriniai laikikliai
• Transmisijos korpusai
• Dideli elektroninio mobilumo liejiniai

Nors ciklo trukmė ilgesnė dėl papildomo išpylimo žingsnio ir ilgesnio kietėjimo laikotarpių,

procesas labiau tinka toms programoms, kurioms reikia didesnis stiprumas, matmenų tikslumas, ir storesnės sienų dalys.

4. Magnio liejimo formų dizainas ir įrankiai

Spektaklis, patikimumas, o magnio liejimo slėginis efektyvumas labai priklauso nuo pelėsio (mirti) projektavimo ir įrankių strategija.

Gerai suprojektuotas štampas ne tik užtikrina matmenų tikslumą ir pakartojamumą, bet ir padidina įrankio tarnavimo laiką bei sumažina liejimo defektus, tokius kaip poringumas., deformacija, arba nepilnas užpildymas.

Šlifavimo medžiagos ir paviršiaus dangos

Atsižvelgiant į aukštą įpurškimo slėgį (iki 150 MPA) ir greitas terminis ciklas (nuo ~650 °C išlydyto magnio iki ~200–250 °C temperatūros), štampavimo medžiaga turi turėti:

• Didelis atsparumas šiluminiam nuovargiui
• Puikus atsparumas dilimui
• Geras tvirtumas ir poliravimas

Įprastos štampavimo medžiagos:

• H13 įrankių plienas: Pramoninis magnio lydinio liejimo štampų standartas; ore kietėjantis plienas, turintis daug chromo ir molibdeno.
• Premium H11 arba H21: Pasirinkta, kai sudėtingose ​​geometrijose reikalingas papildomas karštas stiprumas arba kietumas.

Paviršiaus procedūros:

Pailginti štampo tarnavimo laiką ir sumažinti litavimą (metalo sukibimas), taikomas paviršiaus apdorojimas:

• PVD/CVD dangos (Pvz., Alavas, CrN): Užtikrinkite mažą trintį, didelio kietumo paviršiai.
• Azotavimas: Padidina paviršiaus kietumą ir atsparumą dilimui.
• Boronizuojantis: Naudojamas kritinėse vietose, linkusiose į eroziją.

Kritiniai dizaino elementai

• Aušinimo sistemos: Kelių kanalų grandinės sumažina ciklo laiką iki 25%.
• Vartai ir vėdinimas: Plonasienės ventiliacijos angos (0.05-0,1 mm) sumažinti dujų poringumą.
• Mirti gyvenimo trukmė: 500,000-2 milijonai ciklų, priklausomai nuo lydinio ir priežiūros.

5. Magnio lydinio savybės

Magnio lydiniai siūlo unikalų lengvumo derinį, geras mechaninis stiprumas, išliejamumas, ir šilumines charakteristikas, todėl jie idealiai tinka struktūrinėms ir elektroninėms reikmėms.

Pagrindinės įprastų magnio liejimo lydinių savybės

6. Korozinis elgesys ir paviršiaus apsauga

Nors magnis vertinamas dėl savo lengvumo ir stiprumo bei svorio santykio, jo elgesys su korozija yra didelis inžinerinis iššūkis, ypač drėgnoje, fiziologinis tirpalas, arba chemiškai agresyvioje aplinkoje.

Magnio vidinės korozijos tendencijos

Magnis turi labai reaktyvų paviršių ir mažai sėdi ant galvaninės serijos, todėl termodinamiškai pažeidžiamas oksidacijos ir elektrocheminės atakos.

Skirtingai nuo aliuminio, natūralus magnio oksido sluoksnis (MgO) yra porėtas ir nesulipęs, siūlo ribotą apsaugą.

Pagrindinė korozijos rizika:

• Galvaninė korozija kai liečiasi su tauresniais metalais (Pvz., plienas, Vario)
• Taškinė korozija aplinkoje, kurioje yra chlorido (Pvz., kelių druska, Jūros vanduo)
• Filiforminė ir plyšinė korozija po dangomis arba sandariose jungtyse
• Vandenilio evoliucija, kurie gali sustiprinti mikroįtrūkimus ir poringumą

Lydinio atsparumas korozijai

Įvairūs magnio lydiniai pasižymi skirtingu atsparumo korozijai lygiu:

• AZ91d: Vidutinis pasipriešinimas; tinka patalpoms arba silpnai korozinei aplinkai.
• AM60B: Šiek tiek geresnis dėl mažesnio aliuminio kiekio.
• AE44 / QE22: Padidintas atsparumas korozijai dėl retųjų žemių elementų, net esant aukštai temperatūrai.

Paviršiaus apsaugos strategijos

Dėl magnio natūralaus oksido plėvelės apribojimų, beveik visada reikalingas paviršiaus apdorojimas po liejimo, Ypač automobiliuose, aviacijos ir kosmoso, arba jūrų programas.

Chromato konversijos dangos (CCC)

• Tradicinis metodas, dažnai geltonos arba vaivorykštės spalvos
• Užtikrina vidutinę apsaugą nuo korozijos
• Šešiavalenčių chromatų naudojimas palaipsniui panaikinamas dėl aplinkosaugos taisyklių

Anodavimas (Magokhidas, Dow 17, HAE)

• Sukuria storesnį oksido sluoksnį, kad būtų padidintas atsparumas korozijai
• Mažiau efektyvus nei aliuminio anodavimas; dažnai naudojamas kaip dažų pagrindas

Mikro lanko oksidacija (MAO) / Plazmos elektrolitinis oksidavimas (PEO)

• Pažangus, keramiką primenantis paviršiaus sluoksnis
• Puikus terminis stabilumas, atsparumas dilimui ir korozijai
• Tinka aukščiausios klasės programoms (Pvz., aviacijos ir kosmoso, kariškiai, EV baterijos)

Organinės dangos & Dažų sistemos

• Epoksidinės arba poliesterio dangos padengiamos milteliniu būdu arba elektrodazavimu (e-paltas)
• Turi būti naudojamas su tinkamu išankstiniu apdorojimu (Pvz., fosfato arba cirkonio konversija)
• Veiksmingas teikiant kelių metų apsaugą automobilių priežiūros srityje

Elektroliiškas nikelio danga

• Užtikrina tiek atsparumą korozijai, tiek dilimui
• Tinka tikslioms sudedamosioms dalims, kurioms reikalingas matmenų stabilumas

8. Magnio liejimo taikymas

Automobilių pramonė

Magnis plačiai naudojamas automobilių pramonėje, siekiant sumažinti transporto priemonės svorį ir pagerinti degalų efektyvumą bei efektyvumą.

Automobilių gamintojams siekiant griežtesnių CO₂ emisijų tikslų, o elektrinis mobilumas įgauna trauką, magnio svarba sparčiai plečiasi.

Įprasti automobilių komponentai:

• Vairo šerdys
• Prietaisų skydelio skersinės sijos
• Transmisijos korpusai
• Sėdynės rėmai ir atlošo mechanizmai
• Prietaisų skydelio atramos
• Perdavimo dėklai ir pavarų dėžės dangteliai
• Sankabos korpusai
• Baterijų korpusai (elektromobiliams)

Aviacijos ir kosmoso ir gynybos

Aviacijos ir kosmoso srityse, Dėl lengvų medžiagų, turinčių didelį stiprumą ir vibraciją slopinančių medžiagų, paklausa magnio lydiniai yra ypač vertingi.

Puikus jų stiprumo ir svorio santykis bei geras apdirbamumas yra naudingi tiek karinėje, tiek komercinėje aviacijoje.

Oro erdvės komponentai:

• Rotorcraft transmisijos korpusai
• Lėktuvo korpuso detalės ir prieigos plokštės
• Avionikos korpusai
• Vidiniai laikikliai ir atramos
• Krovinių skyriaus ir kabinos korpuso komponentai

Elektronika ir telekomunikacijos

Magnio liejiniai plačiai naudojami elektronikos pramonėje, kur elektromagnetinis suderinamumas (EMC) ir šilumos valdymas yra labai svarbūs.

Magnis suteikia ir mechaninę atramą, ir ekraną nuo elektromagnetinių trukdžių (EMI).

Įprastos elektroninės dalys:

• Nešiojamų kompiuterių ir planšetinių kompiuterių korpusai
• Išmaniųjų telefonų rėmeliai
• Kameros korpusai
• TV ir monitoriaus rėmeliai
• Kietasis diskas (HDD) Korpusai
• Projektorių korpusai
• Serverių ir telekomunikacijų įrangos dangčiai

Pramoniniai ir elektriniai įrankiai

Rankiniams arba nešiojamiesiems įrankiams, mažas magnio svoris ir didelis atsparumas nuovargiui suteikia didelių ergonominių pranašumų.

Medžiaga taip pat pagerina smūgių absorbciją ir šilumos laidumą sunkioje aplinkoje.

Įrankių programos:

• Elektrinių grąžtų korpusai
• Diskinio pjūklo korpusai
• Smūginio veržliarakčio korpusai
• Akumuliatorių įrankių korpusai
• Aušintuvai ir variklio rėmai

Kylančios rinkos ir ateities tendencijos

Technologijoms tobulėjant, magnis randa naujų vaidmenų trikdančiose programose, ypač tose, kuriose yra lengva robotika, autonominės sistemos, ir elektrinis mobilumas.

Naujos programos:

• Dronai ir UAV lėktuvų korpusai
• E-dviračių rėmai ir akumuliatorių moduliai
• Autonominiai automobilio jutiklių korpusai
• Medicinos prietaisų komponentai (Pvz., protezavimas, skliaustai)
• Tvarus transportas (e-paspirtukai, mikromobilumo platformos)

9. Magnio liejimo privalumai ir trūkumai

Šiuolaikinėje gamyboje magnio liejimas vis labiau mėgstamas dėl savo išskirtinių svorio ir eksploatacinių savybių savybių..

Magnio liejimo pranašumai

Lengviausias konstrukcinis metalas

Magnio tankis yra 1.74 g/cm³, apytiksliai 35% lengvesnis už aliuminį ir 75% lengvesnis už plieną,

todėl idealiai tinka tais atvejais, kai svorio mažinimas yra labai svarbus (Pvz., aviacijos ir kosmoso, EV, rankiniai įrankiai).

Puikus Castability

Magnio lydiniai pasižymi puikiomis tekėjimo savybėmis, leidžiantis lieti plonasienės, kompleksas, ir labai detalios geometrijos su minimaliais akytumo ar susitraukimo defektais.

Didelis stiprumo ir svorio santykis

Daug magnio lydinių (Pvz., AZ91d, AE44) užtikrina įspūdingą mechaninį našumą, palyginti su jų mase, siūlantis tempimo stiprumą 200– 280 MPa diapazonas.

Puikus apdirbamumas

Magnio mašinos greičiau ir mažiau dėvisi įrankius nei aliuminio, sumažinti gamybos laiką ir įrankių priežiūrą. Jo drožlės lengvai lūžta ir perneša šilumą iš pjovimo zonos.

Elektromagnetinis ekranavimas

Magnis siūlo veiksmingą EMI/RFI ekranavimas, todėl puikiai tinka elektronikos korpusams, telekomunikacijų, ir automobilių valdymo blokai.

Slopinimo pajėgumas

Medžiaga pasižymi puikiomis vibraciją slopinančiomis savybėmis, padedant sumažinti triukšmą, šokas, ir nuovargis automobilių ir elektrinių įrankių komponentuose.

Perdirbimas

Magnio lydiniai yra 100% perdirbamas su minimaliu savybių pablogėjimu, remti žiedinės gamybos ir tvarumo iniciatyvas.

Magnio liejimo trūkumai

Jautrumas korozijai

Magnis yra labai reaktyvus ir linkę į galvaninė ir taškinė korozija, ypač daug chloridų arba drėgnoje aplinkoje. Paviršiaus apsauga (Pvz., danga, anodavimas) paprastai yra privalomas.

Ribotas stiprumas aukštoje temperatūroje

Dauguma komercinių magnio lydinių suminkštėja aukštesnėje temperatūroje, ribojant jų naudojimą aukščiau 120–175 °C. Specializuoti lydiniai, tokie kaip AE44 ir QE22, siūlo nedidelius patobulinimus.

Didelė kaina

Magnio žaliavos kaina paprastai yra 30% didesnis nei aliuminio.

Be to, magnio lydinių apdirbimui reikalinga specializuota įranga ir tvarkymas dėl metalo reaktyvumo, didinant bendrąsias gamybos sąnaudas.

Oksidacija ir degumas

Išlydytas magnis gali užsidegti, jei su juo netinkamai elgiamasi. Tai būtina griežti liejyklos protokolai, apsauginės atmosferos (Pvz., SF₆ pakaitalai), ir saugos įranga.

Mažesnis lankstumas nei aliuminio

Nors magnio lydiniai, tokie kaip AM60B, pasižymi tinkamu pailgėjimu, dauguma lydinių yra trapesni nei jų aliuminio kolegos, kurios gali apriboti deformaciją susidūrimo zonose arba formavimo vietose.

Suvirinimo apribojimai

Magnis yra sunku suvirinti, ypač naudojant įprastus metodus. Frikcinis maišomasis suvirinimas ir suvirinimas lazeriu siūlo alternatyvas, tačiau padidina sudėtingumą ir kainą.

10. Kodėl magnio liejimas yra brangesnis?

Didesnė magnio lydinio liejimo kaina gali būti siejama su keliais veiksniais.

Pirmiausia, magnio žaliavos kaina yra didesnė nei dažniausiai naudojamų metalų, tokių kaip aliuminis, liejimas.

Magnio gamybai reikalingi daugiau energijos reikalaujantys procesai, prisideda prie gana brangios kainos.

Antra, magnio lydiniai yra reaktyvesni ir juos lydant reikia specializuoto apdorojimo ir įrangos, liejimas, ir apdorojimo etapai.

Tai apima apsauginės atmosferos naudojimą lydymosi metu, kad būtų išvengta oksidacijos, o tai padidina veiklos išlaidas.

Be to, paviršiaus apdorojimo poreikis, siekiant padidinti atsparumą korozijai, dar labiau padidina bendras magnio lietinių dalių sąnaudas, palyginti su kai kuriais kitais metalais, kuriems gali prireikti ne tokio didelio apdorojimo..

11. Palyginimas su kitomis liejimo medžiagomis

Magnio liejimas dažnai lyginamas su kitomis įprastomis medžiagomis, tokių kaip aliuminis ir cinkas, dėl plataus jų naudojimo tiksliuose komponentuose.

Kiekviena medžiaga turi unikalų savybių balansą, Kaina, ir apdorojamumą.

Pagrindiniai lyginamieji parametrai

12. Išvada

Magnio liejimas slėginiu būdu išsivystė į a kritinė gamybos technologija pirmenybę teikiančioms pramonės šakoms lengvas stiprumas, matmenų tikslumas, ir didelis gamybos pralaidumas.

Nors jis ateina su medžiaga, įrankių, ir paviršiaus apsaugos iššūkiai, jo našumo pranašumai– ypač transporto ir elektronikos srityse – ir toliau pateisina jo naudojimą.

Pasauliniam poslinkiui link elektrifikavimas, tvarumas, ir lengvoji inžinerija įsibėgėja, magnio liejimas taps dar svarbesnis šiuolaikinėse projektavimo ir gamybos strategijose.

Individualizuotos DIE liejimo paslaugos

Tai siūlo aukštos kokybės paprotys štampuoto liejimo paslaugos pritaikyta jūsų tikslioms specifikacijoms atitikti.

Su ilgametė patirtis ir pažangi įranga, Mes specializuojamės tikslių metalinių komponentų gamyboje naudojant aliuminis, cinkas, ir magnis lydiniai.

Ką Siūlome:

• OEM & ODM mirti liejimo sprendimai
• Palaikymas Maža ir didelės apimties gamyba
• Individualizuotas pelėsių dizainas ir inžinerinė pagalba
• Griežtos matmenų nuokrypiai ir puiki paviršiaus apdaila
• Antrinės operacijos, įskaitant CNC apdirbimas, paviršiaus apdorojimas, ir susirinkimas

DUK

Ar magnį lengva lieti?

Magnis yra gana lengvas liejimas dėl puikaus sklandumo ir žemos lydymosi temperatūros (~650°C).

Tačiau, Dėl didelio cheminio reaktyvumo reikia kontroliuojamos atmosferos ir specializuotos įrangos, kad būtų išvengta oksidacijos ir būtų užtikrinta aukštos kokybės liejiniai.

Kaip gaminami magnio štampai?

Magnio štampai paprastai gaminami iš didelio stiprumo įrankių plieno, pvz., H13, kurie yra termiškai apdoroti dėl kietumo ir ilgaamžiškumo.

Jie dažnai apima tikslius aušinimo kanalus ir paviršiaus dangas (kaip PVD ar CVD) atsparus terminiam nuovargiui ir nusidėvėjimui kartojamų liejimo ciklų metu.

Koks metalas geriausiai tinka liejimui?

Geriausias metalas priklauso nuo pritaikymo: magnis yra lengviausias ir tvirtas; aliuminis subalansuoja stiprumą, atsparumas korozijai, ir kaina; cinkas išsiskiria detalumu ir žema lydymosi temperatūra.

Pasirinkimas grindžiamas našumu, Kaina, ir dizaino reikalavimus.

Kodėl verta naudoti magnį, o ne aliuminį?

Magnis yra geresnis nei aliuminis, kai svorio mažinimas yra labai svarbus, nes jis yra apie 35% lengvesni.

Jis taip pat siūlo puikų apdirbamumą ir gerą matmenų stabilumą, todėl idealiai tinka automobilių ir kosmoso dalims, kur sumažinus masę, pagerėja degalų efektyvumas ir efektyvumas.