Magnesium Die Casting seokset 101

Magnesium mullistaa tällä hetkellä painevalun, sillä se on käyttökelpoinen vaihtoehto perinteisille materiaaleille, kuten alumiinille. Se on kevyin rakennemetalli ja mahdollistaa merkittävät painonsäästöt lopputuotteissa, mikä on olennaista polttoainetehokkuuden ja autojen päästöihin liittyvien ympäristövaikutusten vähentämisen kannalta. Tutkimuksessa on tapahtunut huomattavaa edistystä, joka laajentaa magnesiumin ominaisuuksia ja tekee siitä hyvän ehdokkaan erilaisiin korkean suorituskyvyn sovelluksiin.

Tämän vuoksi magnesium on johtava valukappale painevalussa:

Magnesiumin tiheys on noin 1,7 g/cm³ verrattuna alumiiniin (2,7 g/cm³) [1]. Tämä johtaa komponenttien, myös ajoneuvojen komponenttien, painon huomattavaan pienenemiseen, mikä parantaa polttoainetehokkuutta ja parantaa elektronisten laitteiden siirrettävyyttä.

Magnesiumilla on erinomainen lujuus-painosuhde. Eräät tutkimukset ovat osoittaneet, että tietyt magnesiumseokset, kuten AZ91D, voivat saavuttaa yli 230 MPa:n vetolujuuden [2]. Näiden ominaisuuksien ansiosta ne soveltuvat hyvin osiin, joissa tarvitaan samanaikaisesti sekä kestävää että kevyttä materiaalia, koska ne ovat kevyitä ja lujia.

Esimerkiksi viimeaikaisessa tutkimuksessa tutkittiin joidenkin harvinaisten maametallien sisällyttämistä magnesiumiin, jotta voitaisiin muodostaa seoksia, jotka kestävät paremmin muodonmuutoksia korkeissa lämpötiloissa [3].

Lähde:

1. Magnesium in Casting Technology by Yucheng Bai, et al. (2012)
2. Korkeissa lämpötiloissa käytettävien magnesiumvaluseosten arviointi: Sergio Cáceres, et al. mukaan (2015)
3. Mg-Gd-Y-seosten mikrorakenne ja virumiskestävyys, X.M. Wang et al. (2020)

AZ91, AM60 ja AM50 ovat yleisimmin käytettyjä seoksia painevalussa. Kaikki perustuvat Mg-AI-järjestelmään.

Lue myös: Alumiiniseos Die Casting

Tässä artikkelissa kerrotaan

• Magnesiumin painevaluseosten maailmanlaajuinen soveltamisala,
• Korostetaan näiden materiaalien etuja,
• Magnesiumseokset Ominaisuudet
• Yhteisten magnesiumseosten lyhyt vertailu painevalua varten

Korostamme myös magnesiumin painevaluseosten käytön merkittäviä etuja, kuten:

• poikkeuksellinen lujuus
• kevyt luonne
• soveltuvuus monimutkaisten muotojen valmistukseen

Keskustelemme myös erilaisista magnesiummuotista, joita on saatavilla seosten valamiseen, ja tuomme esiin niiden ainutlaatuiset ominaisuudet ja ihanteelliset käyttötarkoitukset.

Lopuksi tarkastelemme, miten magnesiumin painevalua verrataan muihin yleisesti tunnettuihin menetelmiin, kuten alumiinin painevaluun, ja keskustelemme tämän tekniikan mielenkiintoisista tulevaisuudennäkymistä.

Toivomme, että tämän tutustumisen päätteeksi sinulla on kattavat tiedot magnesiumin painevaluseoksista ja niiden merkityksestä nykyaikaisessa valmistuksessa.

Ymmärtäkäämme magnesiumia seoksena

Tunnetuin magnesiumin painevaluseos on AZ91D. Magnesium muodostaa erilaisia seoksia, kun se yhdistetään muihin metalleihin. Yleisimpiä magnesiumseoksia ovat mm:

1. AM60B
2. AM50A
3. AM20
4. AE42
5. AS41B

Mitä ovat magnesiumseokset?

Magnesiumseokset ovat metalleja, joissa magnesium (Mg) on pääalkuaine, ja sen osuus koostumuksesta on yleensä yli 90%. Puhdasta magnesiumia muokataan lisäämällä seosaineita, kuten alumiinia (Al), sinkkiä (Zn) ja mangaania (Mn).

Magnesiumin painevalun edut

Magnesiumin painevalun ainutlaatuisuus on siinä, että se voi tuoda valmistusprosessiin useita keskeisiä etuja. Seuraavassa käsitellään tarkemmin joitakin tärkeimpiä etuja:

Kevyt ja korkea lujuus-painosuhde. 

Kuten edellä mainittiin, magnesium on kevyin rakennemetalli. Se tarjoaa lujuuden ja alhaisen painon perustan erittäin kevyille komponenteille, mikä tuo merkittäviä etuja monille yrityksille.

Parempi mittatarkkuus ja vakaus

Muotovalumenetelmä takaa lopputuotteen erinomaisen mittatarkkuuden ja vakauden. Tämä helpottaa osien kokoamista muiden osien kanssa ja tekee siitä yhtä korkeatasoista.

Erinomainen työstettävyys ja viimeistely

Magnesiumin painevalut ovat hyvin työstettäviä. Se helpottaa materiaalin muotoilua ja muokkausta valun jälkeen. Lisäksi näissä valukappaleissa on yleensä erinomainen pinnan kiillotus, mikä vähentää tarvittavaa lisäkäsittelyä.

Erinomainen lämmön- ja sähkönjohtavuus

Magnesiumseosten ominaisuuksia ovat hyvä lämmön- ja sähkönjohtavuus. Näin ollen niitä voidaan käyttää tilanteissa, joissa tarvitaan sähkönjohtavuutta tai lämmönsiirtoa.

Korkea kierrätettävyys

Hyvin kierrätettävä metalli on magnesium. Tuotteen elinkaaren lopussa sen magnesiumista valmistetut osat voidaan helposti käyttää uudelleen ja kierrättää, mikä pienentää ympäristöjalanjälkeä.

Magnesium Die Casting prosessi

Tässä osassa käydään läpi magnesiumin painevalun perusteet ja sen vaikutukset sekä näytetään vaihe vaiheelta, miten sulasta magnesiumista syntyy monimutkaisia arvokkaita osia.

Prosessissa käytetään uudelleenkäytettävää muottia, jota kutsutaan muotiksi, jolla valmistetaan monimutkaisia ja mittatarkkoja tuotteita.

Seuraavassa esitetään joitakin tarvittavia vaiheita:

Muottien valmistelu ja puhdistus 

Muotti puhdistetaan ja voidellaan perusteellisesti täydellisen valuprosessin varmistamiseksi ja virheiden välttämiseksi. Tämä prosessi on välttämätön, jotta muotin eheys säilyy ja jotta voidaan tuottaa korkealaatuisia valukappaleita.

Magnesiumin sulattaminen ja seostaminen

Magnesium sulatetaan uunissa erittäin korkeissa lämpötiloissa. Tällaisia seosaineita voidaan ruiskuttaa sulaan metalliin tässä vaiheessa haluttujen lopputuotteen ominaisuuksien, kuten lujuuden tai korroosionkestävyyden lisäämiseksi.

Ruiskutus ja jähmettyminen

Sulaa magnesiumia ruiskutetaan korkeassa paineessa muotin onteloon. Tämä ontelo on samanmuotoinen kuin haluttu lopputuote. Kun sula magnesium on ruiskutettu, se jäähtyy nopeasti ja kovettuu. Hetken kuluttua magnesium ottaa muotin muodon.

Osien poisto ja viimeistely

Jähmettymisen jälkeen juuri luotu kappale poistetaan muotista. Valuprosessin jälkeen ylimääräinen materiaali, kuten ruiskut tai juoksuputket, poistetaan. Kun ylimääräiset materiaalit on poistettu, osan pintaan voidaan soveltaa muita viimeistelytekniikoita sovelluksen vaatimusten mukaisesti.

Tällä menetelmällä pystymme nykyään valmistamaan monimutkaisia magnesiumosia irtotavarana erinomaisella mittatarkkuudella ja luotettavalla laadulla.

Magnesium Die Casting Metals

Magnesiumin painevaluseosten huolellinen valinta voi tehdä tuotteesta onnistuneen. Sopivan metalliseoksen valinta on ratkaisevan tärkeää, sillä se määrittää valmiin tuotteen lopulliset ominaisuudet ja suorituskyvyn.

Parhaan magnesiumseoksen valitseminen 

Magnesiumseokset, kuten AZ91D ja AM50A/AM60B. ovat yhä suositumpia auto- ja kuljetusalalla.

Näillä uusilla seoksilla on parempi lujuus, paremmat korkean lämpötilan ominaisuudet, parempi sitkeys ja parempi lämmönjohtavuus.

Ennen kuin valitset parhaan magnesiumin painevaluseoksen, sinulla on oltava täydelliset tiedot seuraavista seikoista halutut ominaisuudet lopputuotteen osalta. 

Seuraavassa on muutamia ratkaisevia tekijöitä, kun teet tämän kriittisen päätöksen.

Vahvuus: Tärkeä tekijä siinä on käytettävien eri komponenttien vaadittu lujuus. Myötölujuus, vetolujuus ja väsymiskestävyys vaihtelevat eri seoksissa.

Korroosionkestävyys: Olennaista on myös ottaa huomioon ympäristö, jossa osa toimii. Ne ovat korroosionkestävyydeltään parempia kuin monet muut metallit, joten ne soveltuvat parhaiten vaativiin ympäristöihin.

Valettavuus: Sulan metallin on esimerkiksi pystyttävä virtaamaan hyvin muotin onteloon ja täytettävä monimutkaiset muodot. Hyvät valuseokset takaavat vähäiset virheet ja korkean valujännitysasteen.

Työstettävyys: Lisäksi olisi otettava huomioon, kuinka helposti valettu esine voidaan työstää muotoonsa tai muuttaa sen muotoa. Asianmukainen työstöseos mahdollistaa tehokkaan räätälöinnin ja jälkikäsittelyn.

Nykyään valmistajat voivat valita magnesiumin painevaluseokset, jotka tarjoavat optimaalisen lujuuden ja suorituskyvyn, kun he ottavat huomioon nämä tekijät ja sovellusten vaatimukset.

Yleiset magnesiumseokset

Markkinoilla on saatavilla monenlaisia magnesiumin painevaluseoksia. Jokaisella seoksella on ainutlaatuiset ominaisuudet ja täydelliset käyttötarkoitukset.

Tutustutaan nyt yleisimmin käytettyjen seosten ominaisuuksiin.

AZ91D: Kaikkien kierrosten mestari

AZ91D on yleisimmin käytetty magnesiumin painevaluseos. Se sisältää 9% alumiinia ja 1% sinkkiä. Se tarjoaa houkuttelevan sekoituksen korroosionkestävyys, sitkeys ja hyvä valettavuus. Nämä ominaisuudet tekevät AZ91D:stä joustavan vaihtoehdon moniin sovelluksiin, kuten moottorin osiin, koteloihin, kulutuselektroniikkaan ja autoteollisuuteen.

3.2.2 AM-sarja (AM 50A, AM20, AM60B): Keskitytään kestävyyteen

AM-sarjassa on seostettu ryhmä, joka tunnetaan huomattavasta iskunkestävyys ja sitkeys. Näiden ominaisuuksien ansiosta ne soveltuvat erinomaisesti fyysistä kestävyyttä tai iskunkestävyyttä vaativiin osiin. AM-sarjan seoksia käytetään ilmailu- ja avaruusteollisuudessa sekä autoteollisuudessa kiinnikkeissä, pyörissä ja muissa osissa.

3.2.3 AS41B ja AE42: Korkean lämpötilan seokset

AS41B- ja AE42-seokset ovat erinomaisia vaihtoehtoja sovelluksiin, joissa vaaditaan korkeita lämpötiloja. Nämä seokset osoittavat erinomaista sitkeyttä, virumiskestävyyttä ja lujuutta korkeissa lämpötiloissa, joten ne soveltuvat moottorin ja voimansiirron osiin, joissa tarvitaan lämmönkestävyyttä.

On tärkeää huomata, että tämä on osittainen luettelo magnesiumin painevaluseoksista. On olemassa monia muita magnesiumin painevaluseoksia, jotka on kehitetty vastaamaan erityisvaatimuksia. Täydellisen seoksen valitseminen edellyttää, että ymmärrät täysin haluamasi ominaisuudet ja ainutlaatuiset sovellusvaatimukset.

Magnesiumin painevaluseosten ominaisuudet

Eri magnesiumin painevaluseosten tärkeimpien ominaisuuksien ymmärtäminen mahdollistaa valistuneemmat päätökset. 

Seuraavassa on lyhyt vertailu eräistä tärkeimmistä ominaisuuksista, joita on magnesiumin painevalu seokset:

Magnesiumin painevaluseosten sovellukset

Magnesium tunnetaan kevyistä seosvaluista. Niistä on tulossa yhä suositumpia autoteollisuuden rakennesovelluksissa. Magnesiumseokset ovat kevyitä, niiden lujuus-painosuhde on erinomainen, niiden mitat ovat toistettavissa ja niiden muoto on lähellä nettomuotoa.

Yksi tuore esimerkki on vuoden 2017 Chrysler Pacifica., jossa korvataan magnesiumin painevalulla yhdeksän komponenttia nostoluukun rakenteellisessa ytimessä, mikä vähentää nostoluukkukokoonpanon painoa noin 50%.

Kuten tiedämme, magnesiumin painevaluseoksilla on huomattavia ominaisuuksia. Niillä on monia sovelluksia eri aloilla. 

Seuraavaksi tarkastelemme joitakin tämän innovatiivisen teknologian suosituimpia aloja.

Autoteollisuus: Magnesiumin painevaluseokset soveltuvat hyvin autoteollisuuteen, koska ne ovat kevyitä ja kestäviä, mikä tekee niistä täydellisiä polttoainetehokkuuden kannalta. Niitä käytetään moottorin osien, kiinnikkeiden, pyörien jne. valmistukseen.

Viihde-elektroniikka: Magnesiumin painevaluseokset sopivat parhaiten niille, jotka haluavat kevyitä kannettavia ja kestäviä laitteita.

Magnesiumin painevaluprosessi on parantanut käyttäjäkokemusta, se on paras vaihtoehto kannettavien tietokoneiden kotelot ja kamerarungot jotka ovat huomattavan kestäviä ja mukavia pitää kädessä. 

 Ilmailu- ja avaruusteollisuus: Magnesiumin painevaluseokset ovat välttämättömiä ilmailu- ja avaruusteollisuudessa, koska siellä jokainen gramma on tärkeä. Nämä seokset auttavat lentokoneita lisäämään rahtikapasiteettiaan ja polttoainetehokkuus. Niistä on hyötyä myös lentokoneen suorituskyvyn ja kantaman kannalta.

Lääkinnälliset laitteet: Magnesiumin painevalun lujuus-painosuhteesta on hyötyä lääkinnällisten laitteiden valmistuksessa. Nämä seokset ovat erittäin kevyitä. Ne antavat potilaille tarvitsemansa lujuuden ja kestävyyden. pyörätuolit ja kainalosauvat. 

Vertailu alumiinin painevaluun

Sekä painevalualumiinia että magnesiumia käytetään laajalti kevyiden ja monimutkaisten osien valmistukseen suurina määrinä. Niiden erityispiirteet on kuitenkin ymmärrettävä, jotta niiden välillä voidaan tehdä valinta.

Samankaltaisuudet

Kevyt paino: Magnesium ja alumiini ovat molemmat kevytmetalleja. Siksi näistä kahdesta metallista valmistettu painevalu on hyvä ratkaisu painonpudotussovelluksiin.

Vahvuus ja keveys: Molempien tekniikoiden lujuus-painosuhde on korkea, joten ne soveltuvat vahvojen mutta kevyiden komponenttien valmistukseen.

Monimutkaiset muodot helposti: Magnesium- ja alumiinivalukappaleilla voidaan luoda monimutkaisia, yksityiskohtaisia malleja erinomaisella mittatarkkuudella.

Erot

Kevyt sankari: Magnesium on keveydessään vertaansa vailla. Alumiiniin verrattuna se on merkittävästi kevyempi rakennemetalli, joten siitä tulee kevyin rakennemetalli.

Suojausylivoima: Magnesium on paras materiaali sähkömagneettisilta aalloilta (Thai) suojattaviin osiin, koska se suojaa erinomaisesti sähkömagneettisia häiriöitä (EMI) ja radiotaajuushäiriöitä (RFI).

Korroosionkestävyys: Korroosionkestävyys: Alumiinilla on yleensä parempi korroosionkestävyys kuin magnesiumilla. Näin ollen se on suositeltavampi vaihtoehto sovelluksissa, jotka altistuvat syövyttäville aineille tai ankarille ympäristöille.

Viime kädessä valinta magnesium- tai alumiinin painevalun välillä riippuu sovelluksen erityistarpeista.

Päätelmä

Magnesiumin painevaluteollisuudella on valoisa tulevaisuus. Koska uusia, entistä parempia ominaisuuksia omaavia seoksia kehitetään jatkuvasti, tämä tekniikka voi muuttaa täysin sen, miten suunnittelemme ja valmistamme tehokkaita ja kevyitä osia eri sovelluksiin.