Знание - Sanxin

 

I. Предистория

В тази ера на стремеж към ефективност и опазване на околната среда, олекотяването се превърна в ключова насока за развитието на много индустрии. От автомобилите до аерокосмическата индустрия, от електронните устройства до медицинското оборудване, намаляването на теглото на продуктите не само намалява консумацията на енергия и подобрява производителността, но и допринася за устойчивото развитие. В тази надпревара за олекотяване, магнезиевите сплави, с техните уникални предимства, се превърнаха в дългоочаквания „звезден материал“.

Магнезиевите сплави, като сплави на базата на магнезий и комбинирани с други елементи, притежават множество предимства, като ниска плътност, висока специфична якост, добро поглъщане на удари и силни електромагнитни екраниращи способности. Тяхната плътност е приблизително две трети от тази на алуминиевите сплави и една четвърт от тази на стоманата, което ги прави многообещаващи в приложения, където се цели намаляване на теглото. Например в автомобилната индустрия използването на магнезиеви сплави за производство на компоненти може ефективно да намали теглото на превозното средство, като по този начин намали разхода на гориво и емисиите на отработени газове. Съответни проучвания показват, че за всяко 10% намаление на теглото на превозното средство, горивната ефективност може да се увеличи с 6% до 8%, което е от голямо значение за постигане на целите за пестене на енергия и намаляване на емисиите.

 

Магнезиевите сплави също играят ключова роля в аерокосмическата област. Като се има предвид, че аерокосмическите превозни средства са силно чувствителни към теглото, всеки килограм намаление на теглото може да донесе значителни ползи, като например икономия на гориво и увеличен пробег. Ниската плътност и високата специфична якост на магнезиевите сплави ги правят идеални материали за производство на аерокосмически компоненти, което позволява максимално намаляване на теглото, като същевременно гарантира структурна здравина.

Въпреки това, за да могат магнезиевите сплави да се възползват напълно от своите предимства, са необходими усъвършенствани технологии за формоване. Тези технологии за формоване действат като магьосници, способни да оформят магнезиевите сплави в различни форми и структури, за да отговорят на изискванията на различните индустрии. Сега нека се впуснем в пътешествие в завладяващия свят на технологиите за формоване на магнезиеви сплави и да изследваме мистериите на леенето на магнезиеви сплави, кованите магнезиеви сплави и технологиите за шприцване на полутвърди материали.

 

II. Въведение в технологиите за формоване на магнезиеви сплави

Въз основа на процесите на формоване, магнезиевите сплави се класифицират главно в леярски магнезиеви сплави и ковани магнезиеви сплави, като основните им методи за формоване са следните:

Леене на магнезиеви сплави: продукти от магнезиеви сплави се получават главно чрез леене, включително леене в пясъчни форми, леене под налягане и леене под налягане (леене под налягане). Сред тях леенето под налягане е най-зрялата и широко използвана технология. В момента над 90% от продуктите от магнезиеви сплави се формират чрез леене под налягане. Полутвърдото шприцване на магнезиеви сплави е набиращо популярност и използва магнезиеви сплави като производствени суровини. Резултатите показват, че продуктите от магнезиеви сплави, образувани чрез полутвърдо шприцване, често имат по-висока якост. Вижте видеото за оценка по-долу.

Деформираните магнезиеви сплави се произвеждат чрез деформация в плочи, пръти, тръби, профили и изковки с различни размери. Чрез контрол на микроструктурата на материала и процесите на термична обработка могат да се получат компоненти с висока якост и висока пластичност.

 

III. Технология за формоване на магнезиеви сплави при леене: Иновация на традиционните процеси

Леенето е един от най-често използваните методи за формоване на магнезиеви сплави. Той включва изливане на течна магнезиева сплав в кухина на формата и оставянето ѝ да се охлади и втвърди, за да се получат части с желаната форма. Този метод има предимството, че може да произвежда части със сложна форма и заема важно място в областта на формоването на магнезиеви сплави. В момента над 70% от частите от магнезиеви сплави в световен мащаб се произвеждат чрез леене. Основните технологии за формоване на магнезиеви сплави за леене включват следното:

 

1. Леене в пясъчни форми: Персонализирани решения за големи и сложни части

Леенето в пясъчни форми е сравнително традиционен метод за леене, който използва материали като кварцов пясък и глина като формовъчни материали. Ядрото и кутията на формата се изработват ръчно или машинно, за да се оформи кухината за отливката. Предимството на този метод е, че скоростта на охлаждане на пясъчната форма е сравнително бавна (приблизително 0.5 - 2°C/s), което е благоприятно за подаването на отливката и може ефективно да предотврати дефекти като свиващи се кухини и пукнатини в големи части. Следователно, леенето в пясъчни форми се използва широко в аерокосмическата индустрия за производство на големи структурни компоненти, като корпуси на хеликоптери и скоби за сателити.

Леенето в пясъчни форми обаче има и някои ограничения. Производственият му цикъл е сравнително дълъг, като производството на единична бройка обикновено отнема 3-5 дни, а точността на размерите е сравнително ниска, с диапазон на толеранс от ±1-3 мм. Това прави леенето в пясъчни форми по-подходящо за производство на малки партиди от висококачествени части.

 

2. Леене във форми за метал: Ефективен избор за масово производство на средни и малки части

Леенето в метални форми използва постоянни стоманени форми (т.е. метални форми), за да се излива течна магнезиева сплав директно в матрицата чрез гравитация. В сравнение с леенето в пясък, скоростта на охлаждане на металната форма е по-бърза (обикновено 5 - 15°C/s), което може да подобри зърнестата структура и да увеличи здравината на отливката с 15% - 20% в сравнение с частите, изработени чрез леене в пясък. Освен това, металните форми могат да се използват повторно, като животът им е над 100 000 пъти, което значително подобрява производствената ефективност. В сравнение с леенето в пясък, производствената ефективност може да се увеличи с 5 до 10 пъти.

Въз основа на тези предимства, леенето под налягане е изключително подходящо за масово производство на средни и малки части в автомобилната и 3C област, като например автомобилни шенкели и корпуси за лаптопи. Леенето под налягане обаче не е без своите недостатъци. Поради отличната топлопроводимост на металната матрица, тя може да доведе до бързо втвърдяване на стопилката на магнезиевата сплав, което създава предизвикателства при запълването на тънкостенни (по-малко от 3 мм) и сложни кухини.

 

3. Леене под налягане: Основният процес за високоефективно масово производство

Леенето под налягане включва инжектиране на разтопена магнезиева сплав в кухината на формата под високо налягане (обикновено 5 - 150 MPa) и висока скорост (в диапазона от 5 - 50 m/s), което позволява незабавното ѝ втвърдяване. Конвенционалното леене под налягане се отличава с изключително висока производствена ефективност, като един цикъл на формата е кратък от десетки секунди, а производственият темп е от 30 до 180 броя на час. То е изключително подходящо за мащабно масово производство на стандартизирани части, като например рамки за мобилни телефони и дръжки на автомобилни врати.

Въпреки това, вътрешната структура на обикновените отливки под налягане често съдържа голям брой микропори, като порьозността обикновено варира от 2% до 5%. Това прави невъзможно частите да бъдат подложени на термична обработка за укрепване и те не могат да издържат на високотемпературни среди (над 120℃). За да се реши този проблем, в индустрията се появиха две подобрени технологии - леене под налягане с кислородно зареждане и вакуумно леене под налягане.

При леене под налягане с кислород, кислородът се инжектира в кухината на формата преди запълване. Стопилката на магнезиевата сплав реагира с кислорода, за да образува MgO частици, които могат да запълнят порите, позволявайки на отливката да се подложи на термична обработка и подобрявайки нейната устойчивост на корозия с 300%.

Вакуумното леене под налягане е процес, който елиминира газовете в кухината на формата чрез намаляване на нивото на вакуум до под 50 mbar, намалявайки порьозността на отливките до по-малко от 0.5% и увеличавайки тяхната якост с 25%. Може да се използва за производство на носещи компоненти, като например корпуси на двигатели за автомобили.

Междувременно забелязваме също, че когато магнезиевите сплави се произвеждат чрез традиционни методи за леене под налягане, са необходими високотемпературни пещи, които не само консумират много енергия, но и представляват значителни рискове за безопасността: високата реактивност на магнезия го прави изключително податлив на запалване и изгаряне, когато е изложен на въздух при високи температури.

 

Вигор има над 20 години опит и професионален екип в леенето, коването под налягане и процесите на последваща обработка. Ако имате някакви въпроси или продукти, които трябва да направите, моля, не се колебайте да се свържете с нас на info@castings-forging.com