Magnézium Die Casting ötvözetek 101

Az öntvénygyártást jelenleg a magnézium forradalmasítja, mivel életképes alternatívát jelent az olyan hagyományos anyagokkal szemben, mint az alumínium. A legkönnyebb szerkezeti fémek közül jelentős súlymegtakarítást tesz lehetővé a végtermékekben, ami alapvető fontosságú az üzemanyag-hatékonyság és az autók kibocsátásával kapcsolatos környezeti hatások csökkentése szempontjából. Figyelemre méltó kutatási eredmények születtek, amelyek kibővítik a magnézium képességeit, és a magnéziumot a különböző nagyteljesítményű alkalmazások jó jelöltjévé teszik.

Ezért vezet a magnézium a nyomásos öntésben:

A magnézium sűrűsége körülbelül 1,7 g/cm³, szemben az alumíniummal (2,7 g/cm³) [1]. Ez az alkatrészek, köztük a járművek alkatrészeinek tömegének jelentős csökkenéséhez vezet, ezáltal javítva az üzemanyag-hatékonyságot és növelve az elektronikus eszközök hordozhatóságát.

A magnézium kiváló szilárdság/tömeg aránnyal rendelkezik. Egyes tanulmányok kimutatták, hogy bizonyos magnéziumötvözetek, például az AZ91D 230 MPa feletti szakítószilárdságot érhetnek el [2]. Ezek a tulajdonságok alkalmassá teszik őket olyan alkatrészekhez, amelyeknek egyszerre kell tartósnak és könnyűnek lenniük, mivel könnyűséggel és szilárdsággal rendelkeznek.

A közelmúltban végzett kutatások például azt vizsgálták, hogy egyes ritkaföldfémek magnéziumba történő beépítésével olyan ötvözeteket képezzenek, amelyek jobban ellenállnak a magas hőmérsékleten történő deformációnak [3].

Forrás:

1. Magnesium in Casting Technology by Yucheng Bai, et al. (2012)
2. Magnézium nyomóöntvény ötvözetek értékelése magas hőmérsékletű alkalmazásokhoz: Sergio Cáceres, et al. (2015)
3. Mg-Gd-Y ötvözetek mikroszerkezete és kúszásállósága by X.M. Wang, et al. (2020)

AZ91, AM60 és AM50 a leggyakrabban használt ötvözetek a nyomásos öntésben. Mindegyik az Mg-AI rendszeren alapul.

Olvassa el: Alumínium ötvözet Die Casting

Ebben a cikkben a következőkről fogunk tanulni

• A magnézium nyomásos öntvények globális hatóköre,
• Kiemelve ezen anyagok előnyeit,
• Magnézium ötvözetek tulajdonságai
• A közös magnéziumötvözetek rövid összehasonlítása az öntvények számára

We’ll also highlight the significant advantages of using magnesium die casting alloys, such as:

• kivételes erő
• könnyű természet
• bonyolult formák előállítására való alkalmasság

We’ll also discuss the various kinds of magnesium die available for casting alloys, highlighting their unique qualities and ideal uses.

In the end, we’ll examine how magnesium die casting compares to other widely known methods, such as aluminum die casting, and discuss the interesting prospects of this technology’s future potential.

Reméljük, hogy e felfedezés végére átfogó ismeretekkel rendelkezik majd a magnézium nyomásos öntvények ötvözeteiről és azok jelentőségéről a modern gyártásban.

Értsük meg a magnéziumot, mint ötvözetet

A leghíresebb magnézium öntvény ötvözet az AZ91D. A magnézium más fémekkel kombinálva különböző ötvözeteket alkot. Néhány a leggyakoribb magnéziumok közül:

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

Mik azok a magnéziumötvözetek?

A magnéziumötvözetek olyan fémek, amelyekben a magnézium (Mg) a fő elem, és jellemzően az összetétel több mint 90%-át teszik ki. A tiszta magnéziumot olyan ötvözőelemek hozzáadásával módosítják, mint az alumínium (Al), a cink (Zn) és a mangán (Mn).

 

 

A magnézium öntés előnyei

A magnézium öntvény egyedisége abban rejlik, hogy számos kulcsfontosságú előnnyel jár a gyártási folyamat során. Az alábbiakban néhány fő előnyt fogunk részletesebben kifejteni:

Könnyű súly és nagy szilárdság/tömeg arány. 

Mint már említettük, a magnézium a legkönnyebb szerkezeti fém. Ez biztosítja a rendkívül könnyű alkatrészek szilárdságának és alacsony súlyának alapját, ami számos vállalkozás számára jelentős előnyöket eredményez.

Javított méretpontosság és stabilitás

Az öntési módszer kiemelkedő méretpontosságot és stabilitást garantál a végtermékben. Ez megkönnyíti az alkatrészek más alkatrészekkel való összeszerelését, ugyanolyan magas színvonalon.

Kiváló megmunkálhatóság és befejező részletek

A magnézium nyomásos öntvények jól megmunkálhatók. Ez megkönnyíti az anyag öntés utáni alakítását és módosítását. Ezenkívül ezek az öntvények általában kiváló felületi polírozással rendelkeznek, ami csökkenti a szükséges további megmunkálási szintet.

Kiváló hő- és elektromos vezetőképesség

A magnéziumötvözetek tulajdonságai közé tartozik a jó hővezető és elektromos vezetőképesség. Ennek megfelelően olyan helyzetekben találhatnak felhasználásra, ahol elektromos vezetőképességre vagy hőelvezetésre van szükség.

Magas újrahasznosíthatóság

Magasan újrahasznosítható fém a magnézium. A termék élettartamának végén a magnéziumból készült alkatrészek könnyen újrafelhasználhatók és újrahasznosíthatók, ezáltal csökkentve a környezeti lábnyomot.

Magnézium öntési folyamat

Ez a rész végigvezet minket a magnézium öntés alapjain és annak következményein, valamint lépésről lépésre megmutatja, hogyan alakul át az olvadt magnézium komplex értékes alkatrésszé.

Az eljárás során egy újrafelhasználható formát, úgynevezett szerszámot használnak a bonyolult és méretpontos termékek gyártásához.

Az alábbiakban néhány szükséges lépést ismertetünk:

Szerszám előkészítés és tisztítás 

The die is thoroughly cleaned and lubricated to ensure a perfect casting process and avoid defects. This process is necessary to maintain the die’s integrity and produce castings of the highest quality.

Magnézium olvasztása és ötvözése

A magnéziumot egy kemencében olvasztják meg rendkívül magas hőmérsékleten. Ebben a szakaszban az olvadt fémbe ilyen ötvözőelemeket lehet injektálni, hogy a kívánt végterméktulajdonságok, például a megnövelt szilárdság vagy korrózióállóság kialakuljanak.

Injektálás és megszilárdulás

Nagy nyomás alatt az olvadt magnéziumot a szerszám üregébe fecskendezik. Ez az üreg a kívánt késztermékkel megegyező alakú. Az olvadt magnézium befecskendezése után gyorsan lehűl és megszilárdul. A magnézium pillanatok alatt felveszi a szerszám alakját.

Alkatrész eltávolítás és befejezés

After solidification, the newly created part is removed from the die. After the casting process, any extra material, such as sprues or runners, is extracted. After removing extra materials, further finishing techniques can be applied to the part’s surface based on the application’s requirements.

Ez a módszer ma már lehetővé teszi számunkra, hogy komplex magnézium alkatrészeket állítsunk elő nagy mennyiségben, kiemelkedő méretpontossággal és megbízható minőségben.

Magnézium Die Casting Metals

Careful selection of magnesium die casting alloys can make the product successful. Choosing the suitable alloy is crucial as it determines a finished product’s final features and performance.

A legjobb magnézium ötvözet kiválasztása 

Magnéziumötvözetek, mint például AZ91D, és AM50A/AM60B egyre népszerűbbek az autóipar és a közlekedés területén.

Ezek az új ötvözetek nagyobb szilárdsággal, jobb magas hőmérsékleti jellemzőkkel, képlékenyebbek és nagyobb hővezető képességgel rendelkeznek.

Mielőtt kiválasztja a legjobb magnézium öntvény ötvözetet, teljes körű ismeretekkel kell rendelkeznie a kívánt tulajdonságok a késztermékhez. 

Íme néhány döntő tényező, amikor meghozza ezt a kritikus döntést.

Erősség: Ennek fontos tényezője a különböző felhasználandó alkatrészek szükséges szilárdsága. A folyáshatár, a szakítószilárdság és a fáradási ellenállás a különböző ötvözeteknél változó.

 

Korrózióállóság: Szintén lényeges figyelembe venni a környezetet, amelyben az alkatrész működni fog. Számos más fémhez képest nagyobb korrózióállósággal rendelkeznek, így elsősorban a szigorú környezetbe valók.

 

Önthetőség: Például az olvadt fémnek képesnek kell lennie arra, hogy jól folyjon a szerszám üregébe és kitöltse a bonyolult formákat. A jó öntőötvözetek biztosítják az alacsony hibákat és a magas öntési feszültséget.

 

Megmunkálhatóság: Továbbá figyelembe kell venni, hogy egy öntött tárgyat milyen könnyen lehet megmunkálni, hogy alakot adjanak neki vagy megváltoztassák a formáját. A megfelelő megmunkálási ötvözet lehetővé teszi a hatékony testreszabást és utólagos megmunkálást.

 

Ma az optimális szilárdságot és teljesítményt nyújtó magnézium nyomóöntvény ötvözeteket választhatják ki a gyártók, akik ezeket a tényezőket az alkalmazásokkal szemben támasztott követelményekkel együtt mérlegelik.

Közös magnézium ötvözetek

A piacon számos típusú magnézium nyomóöntvény ötvözet áll rendelkezésre. Mindegyik ötvözet egyedi tulajdonságokkal és tökéletes felhasználási lehetőségekkel rendelkezik.

Most pedig vizsgáljuk meg a leggyakrabban használt ötvözetek tulajdonságait.

AZ91D: Minden forduló bajnoka

Az AZ91D a leggyakrabban használt magnézium öntvény ötvözet. Ez 9% alumíniumot és 1% cinket tartalmaz. Vonzó keverékét nyújtja a következőknek korrózióállóság, szívósság és nagyfokú önthetőség. Ezek a tulajdonságok az AZ91D-t rugalmasan alkalmazhatóvá teszik számos alkalmazásban, például motoralkatrészek, házak, fogyasztói elektronika és az autóipar területén.

3.2.2 AM sorozat (AM 50A, AM20, AM60B): A szívósságra összpontosítva

Az AM sorozat egy olyan ötvözött csoportot tartalmaz, amely figyelemre méltó ütésállóság és szívósság. Ezek a tulajdonságok tökéletessé teszik őket a fizikai ellenállást vagy ütődést igénylő alkatrészekhez. Az AM sorozatú ötvözeteket a repülőgépiparban és az autóiparban használják konzolokhoz, kerekekhez és egyéb alkatrészekhez.

3.2.3 AS41B és AE42: Magas hőmérsékletű ötvözetek

Az AS41B és AE42 ötvözetek kiváló választás a magas hőmérsékletet igénylő alkalmazásokhoz. Ezek az ötvözetek kiváló képlékenységet, kúszásállóságot és szilárdságot mutatnak magas hőmérsékleten, így alkalmasak olyan motor- és sebességváltó alkatrészekhez, ahol hőállóságra van szükség.

Fontos megjegyezni, hogy ez a magnézium nyomóöntvény ötvözetek részleges listája. Számos más típusú magnézium nyomóöntvény ötvözet létezik, amelyeket speciális követelmények teljesítésére fejlesztettek ki. A tökéletes ötvözet kiválasztásához az Ön által kívánt tulajdonságok és egyedi alkalmazási követelmények teljes körű ismerete szükséges.

A magnézium öntvények tulajdonságai

A különböző magnézium öntvények legfontosabb jellemzőinek megértése lehetővé teszi a megalapozottabb döntések meghozatalát. 

Íme egy rövid összehasonlítás néhány kiemelkedő jellemzőjéről. magnézium öntvény ötvözetek:

A magnézium öntvények alkalmazásai

A magnézium könnyű ötvözetből készült öntvényeiről ismert. Ezek egyre népszerűbbek a strukturális autóipari alkalmazásokban. A magnéziumötvözetek könnyűek, kiemelkedő szilárdság/tömeg arányúak, méretismétlők és közel nettó alakúak.

Az egyik legfrissebb példa a 2017-es Chrysler Pacifica, which uses magnesium die casting to replace nine components in the liftgate’s structural core, reducing the weight of the liftgate assembly by about 50%.

Mint tudjuk, a magnézium öntvények figyelemre méltó tulajdonságokkal rendelkeznek. Számos alkalmazásuk van a legkülönbözőbb ágazatokban. 

Most megvizsgáljuk ennek az innovatív technológiának néhány legnépszerűbb ágazatát.

Autóipar: A magnézium nyomóöntvény ötvözetek nagyon jók az autóipar számára, mivel könnyűek és tartósak, így tökéletesen alkalmasak az üzemanyag-hatékonyságra. Motoralkatrészek, konzolok, kerekek stb. gyártására használják őket.

Szórakoztató elektronika: A magnézium öntvények a legjobban azok számára alkalmasak, akik könnyű, hordozható és tartós eszközöket szeretnének.

A magnézium öntési eljárás javította a felhasználói élményt, a legjobb a következőkhöz laptopházak és kameratestek amelyek figyelemre méltóan tartósak és kényelmesek. 

 Repülőgépipar: A magnézium öntvények nélkülözhetetlenek a repülőgépiparban, mert ott minden gramm számít. Ezek az ötvözetek segítenek a repülőgépek teherbírásának növelésében, és üzemanyag-hatékonyság. A repülőgépek teljesítménye és hatótávolsága szempontjából is hasznosak.

Orvosi berendezések: A magnézium nyomásos öntés szilárdság/tömeg aránya hasznos az orvosi berendezések iparában. Ezek az ötvözetek nagyon könnyűek. Ezek biztosítják a betegek számára a szükséges szilárdságot és tartósságot a kerekesszékek és mankók. 

Összehasonlítás az alumínium öntéssel

Mind az alumínium, mind a magnézium öntvényt széles körben használják könnyű, összetett, nagy mennyiségű alkatrészek gyártására. Sajátos tulajdonságaikat azonban meg kell érteni ahhoz, hogy választani lehessen közöttük.

Hasonlóságok

Könnyű súly: A magnézium és az alumínium egyaránt könnyű fém. Ezért az ebből a két fémből készült öntvények jó megoldást jelentenek a súlycsökkentő alkalmazásokhoz.

Erő és könnyedség: Mindkét technika nagy szilárdság/tömeg aránnyal rendelkezik, ami alkalmassá teszi őket erős, mégis könnyű alkatrészek gyártására.

Bonyolult formák könnyedén: A magnézium- és alumíniumöntvények bonyolult, részletes formatervek létrehozására alkalmasak, kiváló méretpontossággal.

Különbségek

A könnyűsúlyú hős: A magnéziumot a puszta könnyűség tekintetében semmilyen más anyag nem tudja felülmúlni. Az alumíniumhoz képest jelentős súlycsökkentéssel a legkönnyebb szerkezeti fémmé válik.

Pajzsfölény: Az elektromágneses hullámoktól (Thai) védendő alkatrészek esetében a magnézium a legjobb anyag, mivel kivételes árnyékoló tulajdonsággal rendelkezik az elektromágneses interferenciával (EMI) és a rádiófrekvenciás interferenciával (RFI) szemben.

Korrózióállóság: Az alumínium általában nagyobb fokú korrózióállósággal rendelkezik, mint a magnézium. Ezért a maró anyagoknak vagy zord környezetnek kitett alkalmazásoknál előnyösebb alternatívává válik.

Végső soron a magnézium vagy alumínium öntvények közötti választás az alkalmazás speciális igényeitől függ.

Következtetés

A magnézium nyomásos öntvényiparnak fényes jövője van. Mivel folyamatosan fejlődnek az új, jobb tulajdonságokkal rendelkező ötvözetek, ez a technológia teljesen megváltoztathatja a nagy teljesítményű, könnyű alkatrészek tervezését és gyártását a különböző alkalmazásokhoz.