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        鎂合金鑄造工藝方法研究

        2017-03-23 11:53:50陳冬梅
        科學(xué)與財(cái)富 2016年34期
        關(guān)鍵詞:鑄造鎂合金

        (揚(yáng)州峰明金屬制品有限公司 江蘇 揚(yáng)州 225117)

        摘 要:在本文中,筆者首先闡述了鎂合金的分類方法,然后探究了鎂合金的加工工藝,最后提出了鎂合金在鑄造過程中必須要使用的保護(hù)措施,文章認(rèn)為,鎂合金是金屬材料中的佼佼者,有著加工成本低、性能穩(wěn)定、尺寸無伸縮、抗震性能高、散熱性好的特征,鎂合金鑄造工藝的研究,非常有利于提升它的市場(chǎng)占有率,擴(kuò)展它的應(yīng)用范圍。因此,研究鎂合金的加工方法和加工過程中需要采用的保護(hù)方法,意義重大,能夠有助于促進(jìn)鎂合金地推廣和應(yīng)用。

        關(guān)鍵詞:鎂合金;鑄造;工藝方法

        鎂合金是一種金屬結(jié)構(gòu)的材料,它重量較輕,強(qiáng)度、彈性、剛度等參數(shù)都和鋁合金基本相同,是一種極具潛力的材料。它是金屬材料中的佼佼者,它加工成本低、性能穩(wěn)定、尺寸無伸縮、抗震性能高、散熱性好。最近幾年,汽車、電子等行業(yè)飛速發(fā)展,鎂合金的用量在逐年上升,然而,鎂合金鑄造工藝的發(fā)展跟不上整個(gè)行業(yè)發(fā)展的發(fā)展速度,妨礙了鎂合金的推廣步伐。所以,鎂合金鑄造工藝的研究,非常有利于提升它的市場(chǎng)占有率,擴(kuò)展它的應(yīng)用范圍。

        1.鎂合金的種類

        依照國家標(biāo)準(zhǔn),鎂合金的分類參照方法有三種:依照化學(xué)成分分類;依照鑄造的工藝分類;依照鎂合金中是否含鋯分類。國內(nèi)的鎂合金種類,主要有四種:分別是壓鑄鎂合金、鑄造鎂合金、航空鎂合金和鎂合金變形,最早開發(fā)的是,變形鎂合金,它有很高的強(qiáng)度,它的成分中,沒加入金屬間化合物,只有兩樣合金,這一加工工藝,使得變形鎂合金,有著很高的強(qiáng)度,同時(shí)還有一定的變形能力,但是,變形能力不是很高,也不均勻,在使用過程中很容易開裂,強(qiáng)度高的原因是合金元素的固溶強(qiáng)化引起的。

        鑄造鎂合金,被廣泛使用在航空、電子電氣、汽車等領(lǐng)域,它的性能很好,鑄造方式也有很多種,例如:低壓鑄造、高壓鑄造、金屬型鑄造等等?,F(xiàn)在,最常用的鑄造工藝是壓鑄,它的優(yōu)勢(shì)是力量便于控制、效率高、精度準(zhǔn)確。與此同時(shí),把鋁合金的半固態(tài)鑄造方法,引薦到鎂合金上來,也是最近幾年研究的新課題,這一方法的優(yōu)勢(shì)是,溫度要求不高,能源消耗較少,生產(chǎn)成本較低,鑄件中沒有氣孔,質(zhì)量好,使用年限較長(zhǎng)。

        2.鎂合金的加工工藝

        2.1壓鑄工藝

        壓鑄工藝是鎂合金最常用的工藝,也是最主要的,占據(jù)鎂合金產(chǎn)品總量九成以上的比例,壓鑄工藝最早起源于德國,上世紀(jì)二十年代,壓鑄鎂合金被應(yīng)用在德國的汽車行業(yè)中,例如:氣缸體等結(jié)構(gòu)件。上世紀(jì)八十年代后,合成的方法在不斷創(chuàng)新,鎂合金的生產(chǎn)成本隨之降低,應(yīng)用范圍也逐漸擴(kuò)大,涉及計(jì)算機(jī)、通訊等行業(yè),這個(gè)階段的鎂合金,加工過程用的大都是壓鑄工藝。國內(nèi)的鎂合金產(chǎn)業(yè)在解放前就開始了,最近幾年,鎂合金的市場(chǎng)需求量在逐漸增加,國內(nèi)的鎂合金產(chǎn)量的增長(zhǎng)率高達(dá)百分之六十,以鎂合金為主的鑄件,漸漸替代了以鐵、鋼、鋁為主的鑄件,鎂合金成為了國內(nèi)汽車產(chǎn)業(yè)制造零部件的主要材料。傳統(tǒng)的鎂合金在廣泛使用于諸多行業(yè)的同時(shí),也暴露出很多問題,例如:對(duì)溫度的要求是不能過高,過高的溫度不利于生產(chǎn)和使用,因此,國內(nèi)外的很多專家,都對(duì)傳統(tǒng)的壓鑄工藝進(jìn)行改造、更新,提升了壓鑄鑄件的整體質(zhì)量。

        2.2重力鑄造工藝

        當(dāng)需要加工的鑄件厚度較厚時(shí)會(huì)用到相對(duì)傳統(tǒng)的重力鑄造工藝。重力鑄造生產(chǎn)出鑄件,大多用于航天行業(yè),和別的材料相比較,鎂合金的總重量會(huì)更輕。重力鑄造具體有砂型鑄造、半金屬膜鑄造等種類,砂型鑄造的發(fā)展過程是從自然砂過渡到二氧化碳砂,再到自硬樹脂砂。

        2.3半固態(tài)鑄造工藝。

        此項(xiàng)工藝起步較晚,但是使用情況還不錯(cuò),生產(chǎn)出的鑄件,密度很高致,是一項(xiàng)競(jìng)爭(zhēng)力很強(qiáng)的工藝,此類工藝可分為兩類:一是觸變鑄造,此類技術(shù),是把非枝晶組織棒料按照一定的量,進(jìn)行切割,然后加熱讓材料處于固液兩相的狀態(tài),使用鑄造、模鍛工藝半固態(tài)成形,這一工藝,不需要融化設(shè)備,自動(dòng)化程度很高。然而,因?yàn)橐恍┲匾夹g(shù)還沒對(duì)外公開,導(dǎo)致大規(guī)模生產(chǎn)的投入會(huì)特別高,現(xiàn)在,此工藝只用于一些高強(qiáng)度的鑄件的生產(chǎn);二是,流變鑄造,這一工藝的原材料是金屬溶液,冷卻至半固體狀態(tài),然后傳輸?shù)綁鸿T機(jī)器成形,該工藝的原材料需要液體狀態(tài),在狀態(tài)保持、傳輸?shù)确矫妫行├щy。近年來,因?yàn)橛|變鑄造的技術(shù)受限,關(guān)于流變鑄造的研究漸漸增多。

        2.4熔模鑄造工藝

        此工藝主要用于生產(chǎn)一些高精尖的鑄件,技術(shù)非常先進(jìn),也非常成熟,該工藝的顯著特點(diǎn)是,在鑄件生產(chǎn)的過程中,不需要取模,沒有型心,沒有分型面,因此,一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜、壁厚特薄、工藝參數(shù)要求非常嚴(yán)格的鑄件,都是用這一工藝生產(chǎn)。此工藝的劣勢(shì)是,設(shè)備昂貴、生產(chǎn)成本特高,尺寸不靈活,另外,熔模鑄材和陶瓷之間的活性反應(yīng)很激烈,阻止了熔模鑄件的推廣使用。

        3.鎂合金在鑄造過程中必須要使用的保護(hù)措施

        我們知道,鎂的化學(xué)性質(zhì)非常不穩(wěn)定,因此,要特別重視鎂合金的加工工藝,要不然會(huì)影響熔體的純凈度、精準(zhǔn)性、均勻性,有時(shí)候還會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)狀況。鎂合金熔煉過程中使用的保護(hù)措施要比其他金屬熔煉時(shí)使用的保護(hù)措施要嚴(yán)格地多,必須要使用的保護(hù)措施具體有以下幾條:

        碎屑一定要干凈、干燥,事先處理好有腐蝕的化學(xué)品,所用的溶劑,嚴(yán)禁暴露在空氣中,要保持密封干燥的狀態(tài),熔化狀態(tài)的鎂不要接觸任何鐵銹,生產(chǎn)場(chǎng)所,務(wù)必干凈、干燥、無障礙、及時(shí)通風(fēng),要有足夠的滅火材料,例如:滑石粉、石墨粉、氧化鎂粉末,一旦出現(xiàn)火情,禁止使用水泡沫滅火器滅火,這樣會(huì)加重火情,甚至引發(fā)爆炸,也不能用沙土滅火,生產(chǎn)使用的坩堝,要事先檢查好,防止發(fā)生滲透的情況,坩堝底部要有相應(yīng)的安全保護(hù)設(shè)備,防治沙漏;爐料、模具一定要事先預(yù)熱,坩堝內(nèi)熔體的量,不得超過總量的九成,此外,鎂合金熔體的氣體溶解度和鋁合金相比,要高的多,所以,要事先凈化。在輸送鎂合金熔體或是鑄造成形過程中,也需要及時(shí)洗滌,采取相應(yīng)的防護(hù)措施。

        4.結(jié)束語

        上世紀(jì)九十年代以來,鎂作為一種新型的金屬型材在全球范圍內(nèi)迅猛崛起發(fā)展,增長(zhǎng)速度也很快,保持在每年百分之十五,鎂合金的廣泛應(yīng)用,加快了汽車等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度。因此,研究鎂合金的加工方法和加工過程中需要采用的保護(hù)方法,意義重大,能夠有助于促進(jìn)鎂合金地推廣和應(yīng)用。

        參考文獻(xiàn)

        [1] 蘇鴻英.鎂合金的應(yīng)用前景和局限性[J]. 世界有色金屬. 2011(02).

        [2] 劉正.鎂合金鑄造成型最新研究進(jìn)展[J]. 中國材料進(jìn)展. 2011(02).

        [3] 王狂飛,周志杰,王有超,米國發(fā).鑄造鎂合金ZM6砂型鑄造工藝研究[J]. 熱加工工藝. 2011(19).

        作者簡(jiǎn)介:陳冬梅(1986.1—),女,揚(yáng)州峰明金屬制品有限公司,江蘇揚(yáng)州,漢,郵編:225117。

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