Magiê khuôn đúc: Giải pháp kim loại nhẹ

1. Giới thiệu

Pha đúc magiê thể hiện sự hội tụ độc đáo của hiệu suất nhẹ và khả năng sản xuất khối lượng lớn.

Như Kim loại cấu trúc nhẹ nhất, Magiê mang lại những lợi ích đáng kể trong các lĩnh vực nơi giảm cân, tỷ lệ sức mạnh trên trọng lượng, và hiệu suất nhiệt rất quan trọng.

Đúc chết là gì?

Đúc khuôn là một quá trình hình thành kim loại trong đó kim loại nóng chảy được bơm ở tốc độ cao và áp suất vào khuôn thép, Sản xuất các bộ phận gần ròng có độ chính xác chiều cao.

Magie, Do điểm nóng chảy thấp của nó (~ 650 ° C.), Khả năng đúc tuyệt vời, và tính trôi chảy cao, phù hợp lý tưởng cho quá trình này.

Tại sao magiê?

• Tỉ trọng: ~ 1,78 g/cm³ (≈33% so với nhôm, 75% nhẹ hơn thép)
• Tỷ lệ cường độ trên trọng lượng cao
• Giảm chấn rung tuyệt vời và che chắn điện từ

2. Hợp kim magiê để đúc

Hợp kim đúc magiê được thiết kế đặc biệt để cung cấp sự kết hợp của hiệu suất nhẹ, khả năng đúc, sức mạnh cơ học, và khả năng chống ăn mòn.

Các hợp kim magiê được sử dụng phổ biến nhất trong đúc chết thuộc về AM, Các, và loạt AE, với các hợp kim đặc sản khác được phát triển cho các ứng dụng công nghiệp nhiệt độ cao hoặc thích hợp.

Phân loại hợp kim đúc magiê

Hợp kim magiê được phân loại dựa trên các yếu tố hợp kim chính của chúng. Quy ước đặt tên thường phản ánh Thành phần hóa học, Ở đâu:

• MỘT = Nhôm
• Z = Kẽm
• M = Mangan
• E = Đất hiếm (ví dụ., Cerium, yttri, Neodymium)
• S = Silicon
• K = Zirconium

Ví dụ, AZ91D bao gồm chủ yếu nhôm (9%) Và kẽm (1%), với sự bổ sung theo dõi của mangan và các yếu tố khác để lọc hạt và ổn định.

Chuỗi hợp kim magiê phổ biến để đúc

3. Quá trình đúc magiê

Đúc magiê là một kỹ thuật sản xuất chính xác trong đó hợp kim magiê nóng chảy được tiêm vào một khuôn thép dưới áp suất cao để tạo ra các thành phần hình dạng net hoặc gần net.

Bầu nóng vs. Bang lạnh đúc

Pha đúc hợp kim magiê sử dụng hai loại máy chính: buồng nóng Và buồng lạnh hệ thống.

Mỗi được điều chỉnh theo các đặc tính hợp kim khác nhau, Kích thước thành phần, và yêu cầu sản xuất.

Nóng buồng đúc

Máy nóng, thường được gọi là Hệ thống cổ ngỗng, là lựa chọn phổ biến nhất cho magiê do kim loại điểm nóng tương đối thấp và không phản ứng với thép.

Phương pháp này đặc biệt hiệu quả cho Các thành phần nhỏ đến trung bình, thường cân ít hơn 2 kg.

Trong cấu hình này, cái Helting Pot được tích hợp vào đơn vị tiêm.

Hợp kim magiê nóng chảy nằm trong nồi này, và một cơ chế pít tông tiêm nó thông qua một Kênh hình cổ ngỗng trực tiếp vào khoang chết.

Đường dẫn ngắn giữa bể nóng chảy và khuôn giảm thiểu tổn thất nhiệt và duy trì nhiệt độ tiêm phù hợp, thường là xung quanh 640Mạnh680 ° C.".

Thời gian chu kỳ phạm vi giữa 10–30 giây, Làm cho việc đúc buồng nóng rất phù hợp để sản xuất khối lượng lớn các bộ phận có tường mỏng hoặc phức tạp về mặt hình học như:

• Vỏ thiết bị di động
• Khung máy ảnh
• Vỏ điện tử nhỏ

Tuy nhiên, Hệ thống tiêm nóng chảy tích hợp cũng có những hạn chế.

Hợp kim có điểm nóng chảy cao hơn hoặc những người dễ bị quá trình oxy hóa và ô nhiễm (chẳng hạn như nhôm hoặc các chế phẩm quý hiếm) là không tương thích với quá trình này.

Tiếp xúc liên tục của kim loại nóng chảy với không khí làm tăng nguy cơ oxy hóa, Giảm sự sạch hợp kim theo thời gian.

Bang lạnh đúc

Ngược lại, Máy chế lạnh được thiết kế cho Các bộ phận lớn hơn và phức tạp hơn, thường cân nhắc 25 kg trở lên.

Phương pháp này tách lò nóng tan khỏi hệ thống tiêm, Cung cấp Kiểm soát nhiều hơn đối với chất lượng hợp kim và sự ổn định nhiệt độ.

Trong hoạt động, Magen Magiê là múc bằng tay hoặc robot từ một cái nồi nấu kim loại bên ngoài vào tay áo bắn.

Một pít tông thủy lực sau đó buộc kim loại vào khuôn tại áp lực phun cao—Trypypym giữa 50 Và 150 MPa.

Sự tách biệt này cho phép xử lý tốt hơn các hợp kim nhạy cảm với chu kỳ nhiệt và tiếp xúc với không khí.

Đúc chết của buồng lạnh thường được sử dụng để sản xuất:

• ô tô thành phần khung gầm
• Khung cấu trúc
• Truyền tải
• Đúc di động điện tử lớn

Mặc dù thời gian chu kỳ dài hơn do bước làm thêm và thời gian hóa rắn kéo dài,

Quá trình này phù hợp hơn cho các ứng dụng yêu cầu sức mạnh cao hơn, Độ chính xác chiều, Và Phần tường dày hơn.

4. Thiết kế khuôn và dụng cụ trong đúc magiê

Hiệu suất, độ tin cậy, và hiệu quả chi phí của đúc magiê phụ thuộc rất nhiều vào nấm mốc (chết) Chiến lược thiết kế và công cụ.

Một khuôn được thiết kế tốt không chỉ đảm bảo độ chính xác và độ lặp lại chiều mà còn tối đa hóa tuổi thọ của công cụ và giảm thiểu các khuyết tật đúc như độ xốp, sự cong vênh, hoặc làm đầy không đầy đủ.

Vật liệu chết và lớp phủ bề mặt

Với áp lực tiêm cao (lên đến 150 MPa) và xe đạp nhiệt nhanh chóng (từ ~ 650 ° C magiê nóng chảy đến nhiệt độ chết ~ 200 nhiệt250 ° C), vật liệu chết phải sở hữu:

• Khả năng chống mỏi nhiệt cao
• Khả năng chống mài mòn tuyệt vời
• Độ cứng và khả năng đánh bóng tốt

Vật liệu chết phổ biến:

• Thép công cụ H13: Tiêu chuẩn công nghiệp cho đúc hợp kim magiê chết; Thép làm cứng không khí có hàm lượng crom và molybden cao.
• Premium H11 hoặc H21: Được chọn khi cần thêm sức mạnh nóng hoặc độ bền trong hình học phức tạp.

Xử lý bề mặt:

Để kéo dài cuộc sống chết và giảm hàn (độ bám dính kim loại), Phương pháp điều trị bề mặt được áp dụng:

• Lớp phủ PVD/CVD (ví dụ., TiN, CrN): Cung cấp ma sát thấp, bề mặt tăng cao.
• thấm nitơ: Tăng cường độ cứng bề mặt và khả năng chống mài mòn.
• Boronizing: Được sử dụng trong các lĩnh vực quan trọng dễ bị xói mòn.

Các yếu tố thiết kế quan trọng

• Hệ thống làm mát: Mạch đa kênh giảm thời gian chu kỳ lên tới 25%.
• Gating và thông hơi: Các lỗ thông hơi mỏng (0.05Hàng0,1 mm) giảm thiểu độ xốp của khí.
• Tuổi thọ chết: 500,000Tuần 2 triệu chu kỳ, Tùy thuộc vào hợp kim và bảo trì.

5. Tính chất hợp kim magiê

Hợp kim magiê cung cấp một sự kết hợp độc đáo của trọng lượng nhẹ, sức mạnh cơ học tốt, khả năng đúc, và hiệu suất nhiệt, Làm cho chúng trở nên lý tưởng cho các ứng dụng cấu trúc và điện tử.

Tính chất chính của hợp kim đúc magiê thông thường

6. Hành vi ăn mòn và bảo vệ bề mặt

Trong khi magiê được đánh giá cao cho tỷ lệ nhẹ và sức mạnh trên trọng lượng của nó, Hành vi ăn mòn của nó đưa ra một thách thức kỹ thuật đáng kể, đặc biệt là ở ẩm, nước muối, hoặc môi trường tích cực về mặt hóa học.

Xu hướng ăn mòn nội tại của magiê

Magiê có bề mặt phản ứng cao và thấp trên chuỗi điện, làm cho nó dễ bị tổn thương về mặt nhiệt động lực khi oxy hóa và tấn công điện hóa.

Không giống như nhôm, lớp oxit tự nhiên magiê (MGO) xốp và không tuân thủ, Cung cấp bảo vệ hạn chế.

Rủi ro ăn mòn chính:

• Ăn mòn điện Khi tiếp xúc với kim loại quý hơn (ví dụ., thép, đồng)
• Ăn mòn rỗ trong môi trường chứa clorua (ví dụ., Muối đường, nước biển)
• Ăn mòn filiform và kẽ hở dưới lớp phủ hoặc tại các khớp chặt
• Sự tiến hóa hydro, có thể làm trầm trọng thêm sự cố vi mô và độ xốp

Hiệu suất ăn mòn bằng hợp kim

Hợp kim magiê khác nhau cung cấp mức độ chống ăn mòn khác nhau:

• AZ91D: Điện trở vừa phải; Thích hợp cho môi trường ăn mòn trong nhà hoặc nhẹ.
• AM60B: Tốt hơn một chút do hàm lượng nhôm thấp hơn.
• AE44 / QE22: Tăng cường khả năng chống ăn mòn do các yếu tố đất hiếm, Ngay cả ở nhiệt độ cao.

Chiến lược bảo vệ bề mặt

Do những hạn chế của màng oxit bản địa magiê, Các phương pháp điều trị bề mặt sau đúc hầu như luôn luôn được yêu cầu, đặc biệt là trong ô tô, hàng không vũ trụ, hoặc các ứng dụng biển.

Lớp phủ chuyển đổi Chromate (CCC)

• Phương pháp truyền thống, thường có màu vàng hoặc ánh kim
• Cung cấp bảo vệ ăn mòn vừa phải
• Các cromates hexavalent đang bị loại bỏ do các quy định môi trường

Anodizing (Magoxid, Dow 17, Hae)

• Tạo ra một lớp oxit dày hơn để tăng cường chống ăn mòn
• Kém hiệu quả hơn so với anod hóa bằng nhôm; thường được sử dụng làm cơ sở cho sơn

Quá trình oxy hóa vi mô (Mao) / Quá trình oxy hóa điện phân huyết tương (PEO)

• Lớp bề mặt giống như gốm nâng cao
• Ổn định nhiệt tuyệt vời, Khả năng chống mòn và ăn mòn
• Thích hợp cho các ứng dụng cao cấp (ví dụ., hàng không vũ trụ, quân đội, Pin EV)

Lớp phủ hữu cơ & Hệ thống sơn

• Lớp phủ epoxy hoặc polyester được áp dụng thông qua lớp phủ bột hoặc điện hóa (áo khoác điện tử)
• Phải được sử dụng với tiền xử lý thích hợp (ví dụ., Chuyển đổi phốt phát hoặc zirconium)
• Hiệu quả trong việc cung cấp bảo vệ nhiều năm trong dịch vụ ô tô

Mạ niken điện

• Cung cấp cả khả năng chống ăn mòn và hao mòn
• Thích hợp cho các thành phần chính xác yêu cầu ổn định chiều

8. Ứng dụng đúc magiê

Công nghiệp ô tô

Magiê được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp ô tô để giảm trọng lượng xe và cải thiện hiệu quả và hiệu suất nhiên liệu.

Khi các nhà sản xuất ô tô theo đuổi các mục tiêu phát thải Co₂ nghiêm ngặt hơn và khả năng vận động điện lực tăng cường lực kéo, Sự liên quan của Magiê đang nhanh chóng mở rộng.

Các thành phần ô tô phổ biến:

• Tay lái lõi
• Bảng điều khiển dầm chéo
• Truyền tải
• Khung chỗ ngồi và cơ chế của Recliner
• Bảng điều khiển hỗ trợ
• Các trường hợp chuyển và vỏ hộp số
• Nắp có vỏ
• Vỏ pin (cho EV)

Hàng không vũ trụ và quốc phòng

Trong các ứng dụng hàng không vũ trụ, Nhu cầu về vật liệu nhẹ với độ bền cao và độ rung làm cho hợp kim magiê đặc biệt có giá trị.

Tỷ lệ sức mạnh trên trọng lượng vượt trội của họ và khả năng gia công tốt có lợi trong cả hàng không quân sự và thương mại.

Linh kiện hàng không vũ trụ:

• Vỏ truyền động cánh quạt
• Phụ kiện khung máy bay và bảng truy cập
• Nhà máy bay
• Giá đỡ nội thất và hỗ trợ
• Vịnh hàng hóa và các thành phần bao vây buồng lái

Điện tử và Viễn thông

Magiê die đúc được áp dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp điện tử, nơi tương thích điện từ (EMC) và quản lý nhiệt là rất quan trọng.

Magiê cung cấp cả hỗ trợ cơ học và che chắn chống lại sự can thiệp điện từ (EMI).

Các bộ phận điện tử phổ biến:

• Máy tính xách tay và máy tính bảng
• Khung điện thoại thông minh
• Thân máy ảnh
• TV và khung theo dõi
• Ổ đĩa cứng (Ổ cứng) vỏ bọc
• Trình chiếu vỏ
• Máy chủ và thiết bị Viễn thông

Công cụ công nghiệp và công nghiệp

Đối với các công cụ cầm tay hoặc di động, Magiê, trọng lượng thấp và sức mạnh mệt mỏi cao mang lại lợi thế công thái học đáng kể.

Vật liệu cũng tăng cường khả năng hấp thụ sốc và độ dẫn nhiệt trong môi trường hạng nặng.

Ứng dụng công cụ:

• Vỏ khoan điện
• Vỏ cưa tròn
• Tác động cơ thể cờ lê
• Vỏ công cụ pin
• Tản nhiệt và khung động cơ

Thị trường mới nổi và xu hướng tương lai

Khi công nghệ phát triển, Magiê đang tìm kiếm vai trò mới trong các ứng dụng đột phá, đặc biệt là những người liên quan đến robot nhẹ, Hệ thống tự trị, và di động điện.

Ứng dụng mới nổi:

• Máy bay không người lái và khung máy bay UAV
• Khung xe đạp điện và mô-đun pin
• Vỏ cảm biến xe tự trị
• Thành phần thiết bị y tế (ví dụ., chân tay giả, dấu ngoặc đơn)
• Vận chuyển bền vững (xe tải điện tử, Nền tảng di động vi mô)

9. Ưu điểm và nhược điểm của đúc magiê

Đúc magiê ngày càng được ưa chuộng trong sản xuất hiện đại vì các đặc điểm trọng lượng đặc biệt của nó.

Ưu điểm của đúc magiê chết

Kim loại cấu trúc nhẹ nhất

Magiê có mật độ 1.74 g/cm³, khoảng 35% nhẹ hơn nhôm Và 75% nhẹ hơn thép,

làm cho nó trở nên lý tưởng cho các ứng dụng trong đó giảm cân là rất quan trọng (ví dụ., hàng không vũ trụ, EVS, Công cụ cầm tay).

Khả năng đúc tuyệt vời

Hợp kim magiê thể hiện đặc điểm dòng chảy vượt trội, cho phép đúc vách mỏng, tổ hợp, Và Hình học rất chi tiết với độ xốp tối thiểu hoặc khuyết tật co ngót.

Tỷ lệ cường độ trên trọng lượng cao

Nhiều hợp kim magiê (ví dụ., AZ91D, AE44) cung cấp hiệu suất cơ học ấn tượng liên quan đến khối lượng của họ, Cung cấp sức mạnh kéo trong 200MP280 MPa phạm vi.

Khả năng gia công vượt trội

Máy magiê nhanh hơn và có ít hao mòn công cụ hơn nhôm, Giảm thời gian sản xuất và bảo trì công cụ. Chip của nó dễ dàng bị vỡ và mang nhiệt ra khỏi vùng cắt.

Che chắn điện từ

Magiê cung cấp hiệu quả Emi/RFI che chắn, làm cho nó rất phù hợp cho các vỏ bọc trong thiết bị điện tử, Viễn thông, và các đơn vị điều khiển ô tô.

Khả năng giảm xóc

Vật liệu có đặc tính rung động tuyệt vời, giúp giảm tiếng ồn, sốc, và mệt mỏi Trong các thành phần công cụ ô tô và công cụ điện.

Khả năng tái chế

Hợp kim magiê là 100% có thể tái chế với sự xuống cấp tối thiểu của các tài sản, Hỗ trợ các sáng kiến ​​sản xuất và bền vững vòng tròn.

Nhược điểm của đúc magiê

Tính nhạy cảm ăn mòn

Magiê là phản ứng cao và dễ bị Ăn mòn và rỗ, đặc biệt là trong môi trường giàu clorua hoặc ẩm ướt. Bảo vệ bề mặt (ví dụ., lớp phủ, anod hóa) thường là bắt buộc.

Cường độ nhiệt độ cao hạn chế

Hầu hết các hợp kim magiê thương mại đều làm mềm ở nhiệt độ cao, giới hạn việc sử dụng của họ ở trên 120Mạnh175 ° C.. Hợp kim chuyên dụng như AE44 và QE22 cung cấp những cải tiến khiêm tốn.

Chi phí cao

Chi phí nguyên liệu của magiê nói chung là 30% cao hơn nhôm.

Ngoài ra, Việc xử lý hợp kim magiê đòi hỏi thiết bị chuyên dụng và xử lý do khả năng phản ứng của kim loại, Tăng chi phí sản xuất tổng thể.

Quá trình oxy hóa và dễ cháy

Magiê nóng chảy có thể đốt cháy nếu không được xử lý đúng cách. Điều này đòi hỏi Giao thức đúc nghiêm ngặt, Khí quyển bảo vệ (ví dụ., Sf₆ thay thế), và thiết bị an toàn.

Độ dẻo thấp hơn nhôm

Mặc dù các hợp kim magiê như AM60B cung cấp sự kéo dài tốt, Hầu hết các hợp kim đều giòn hơn hơn các đối tác nhôm của họ, có thể hạn chế biến dạng trong vùng sự cố hoặc hình thành các ứng dụng.

Hạn chế hàn

Magiê là khó hàn, đặc biệt là sử dụng các phương pháp thông thường. Ma sát xào hàn và hàn laser cung cấp các lựa chọn thay thế nhưng thêm độ phức tạp và chi phí.

10. Tại sao Magiê Die Casting tốn kém hơn?

Chi phí đúc hợp kim magiê cao hơn có thể được quy cho một số yếu tố.

Trước hết, Chi phí nguyên liệu của magiê cao hơn so với các kim loại đúc được sử dụng phổ biến hơn như nhôm.

Sản xuất Magiê đòi hỏi nhiều quy trình sử dụng nhiều năng lượng hơn, đóng góp vào giá tương đối đắt tiền của nó.

Thứ hai, Hợp kim magiê có khả năng phản ứng nhiều hơn và yêu cầu xử lý và thiết bị chuyên dụng trong quá trình tan chảy, vật đúc, và các giai đoạn xử lý.

Điều này bao gồm việc sử dụng khí quyển bảo vệ trong quá trình tan chảy để ngăn chặn quá trình oxy hóa, Điều này làm tăng thêm chi phí hoạt động.

Ngoài ra, Nhu cầu điều trị bề mặt để tăng cường khả năng chống ăn mòn làm tăng thêm chi phí của các bộ phận đúc magiê so với một số kim loại khác có thể yêu cầu điều trị rộng hơn.

11. So sánh với các vật liệu đúc khác

Đúc magiê thường được so sánh với các vật liệu phổ biến khác, chẳng hạn như nhôm Và kẽm, Do sử dụng rộng rãi của chúng trong các thành phần chính xác.

Mỗi tài liệu cung cấp một số dư tài sản duy nhất, trị giá, và khả năng xử lý.

Tham số so sánh chính

12. Phần kết luận

Đúc magiê đã phát triển thành một Công nghệ sản xuất quan trọng cho các ngành công nghiệp ưu tiên sức mạnh nhẹ, Độ chính xác kích thước, và thông lượng sản xuất cao.

Trong khi nó đi kèm với vật liệu, dụng cụ, và những thách thức bảo vệ bề mặt, của nó lợi thế hiệu suất—Có thể trong giao thông vận tải và điện tử. Tiếp tục biện minh cho việc sử dụng nó.

Khi sự thay đổi toàn cầu hướng tới điện khí điện, tính bền vững, và kỹ thuật nhẹ tăng tốc, Pha đúc magiê sẽ chỉ trở nên quan trọng hơn trong các chiến lược thiết kế và sản xuất hiện đại.

Tùy chỉnh các dịch vụ đúc theo cách này

CÁI NÀY Cung cấp chất lượng cao phong tục Dịch vụ đúc chết được thiết kế để đáp ứng các thông số kỹ thuật chính xác của bạn.

Với nhiều năm kinh nghiệm và thiết bị nâng cao, Chúng tôi chuyên sản xuất các thành phần kim loại chính xác bằng cách sử dụng nhôm, kẽm, Và magie hợp kim.

Những gì chúng tôi cung cấp:

• OEM & ODM DIE CASTING Solutions
• Hỗ trợ cho Sản xuất khối lượng lớn đến cao
• Thiết kế khuôn tùy chỉnh và hỗ trợ kỹ thuật
• Dung sai chiều chặt chẽ và hoàn thiện bề mặt tuyệt vời
• Hoạt động thứ cấp, bao gồm gia công CNC, xử lý bề mặt, Và cuộc họp

Câu hỏi thường gặp

Magiê có dễ đúc không?

Magiê tương đối dễ dàng để đúc do tính lưu động tuyệt vời và điểm nóng chảy thấp (~ 650 ° C.).

Tuy nhiên, Khả năng phản ứng hóa học cao của nó đòi hỏi không khí có kiểm soát và thiết bị chuyên dụng để ngăn chặn quá trình oxy hóa và đảm bảo đúc chất lượng cao.

Magiê chết được thực hiện như thế nào?

Chết magiê thường được làm từ các thép công cụ cường độ cao như H13, được xử lý nhiệt cho độ cứng và độ bền.

Chúng thường bao gồm các kênh làm mát chính xác và lớp phủ bề mặt (như PVD hoặc CVD) Để chống lại sự mệt mỏi và hao mòn nhiệt trong các chu kỳ đúc lặp đi lặp lại.

Kim loại nào là tốt nhất để đúc chết?

Kim loại tốt nhất phụ thuộc vào ứng dụng: Magiê cung cấp trọng lượng nhẹ nhất và sức mạnh tốt; Nhôm cân bằng sức mạnh, chống ăn mòn, và chi phí; Kẽm vượt trội về độ phân giải chi tiết và nhiệt độ nóng chảy thấp.

Lựa chọn dựa trên hiệu suất, trị giá, và yêu cầu thiết kế.

Tại sao sử dụng magiê thay vì nhôm?

Magiê được ưu tiên hơn nhôm khi giảm cân là rất quan trọng vì nó là về 35% nhẹ hơn.

Nó cũng cung cấp khả năng gia công vượt trội và ổn định chiều tốt, Làm cho nó trở nên lý tưởng cho các bộ phận ô tô và hàng không vũ trụ trong đó giảm thiểu khối lượng giúp cải thiện hiệu quả và hiệu suất nhiên liệu.