Магниевые сплавы для литья под давлением 101

В настоящее время магний совершает революцию в области литья под давлением, поскольку он представляет собой жизнеспособную альтернативу таким традиционным материалам, как алюминий. Будучи самым легким конструкционным металлом, он позволяет значительно снизить вес конечных изделий, что важно для топливной экономичности и снижения воздействия на окружающую среду, связанного с автомобильными выхлопами. Проведенные исследования расширяют возможности магния и делают его хорошим кандидатом для различных высокопроизводительных применений.

Именно поэтому магний лидирует в литье под давлением:

Плотность магния составляет около 1,7 г/см³ по сравнению с алюминием (2,7 г/см³) [1]. Это позволяет значительно снизить вес компонентов, в том числе и автомобильных, тем самым повышая топливную экономичность и увеличивая портативность электронных устройств.

Магний обладает превосходным соотношением прочности и веса. Некоторые исследования показали, что определенные магниевые сплавы, такие как AZ91D, могут достигать предела прочности при растяжении более 230 МПа [2]. Эти свойства делают их хорошо подходящими для деталей, которые должны быть одновременно прочными и легкими, поскольку они обладают легкостью и прочностью.

Например, в недавних исследованиях изучалось включение некоторых редкоземельных элементов в магний для получения сплавов, которые лучше противостоят деформации при высоких температурах [3].

Источник:

1. Магний в технологии литья Юченг Бай и др. (2012)
2. Оценка магниевых литейных сплавов для применения при повышенных температурах: Микроструктура, свойства при растяжении и сопротивление ползучести Серхио Касерес и др. (2015)
3. Микроструктура и сопротивление ползучести сплавов Mg-Gd-Y, автор X.M. Ванг, и др. (2020)

AZ91, AM60 и AM50 являются наиболее часто используемыми сплавами для литья под давлением. Все они основаны на системе Mg-AI.

Читайте также: Литье алюминиевого сплава под давлением

В этой статье мы узнаем о том.

• Глобальная сфера применения магниевых сплавов для литья под давлением,
• Подчеркивая преимущества этих материалов,
• Свойства магниевых сплавов
• Краткое сравнение распространенных магниевых сплавов для литья под давлением

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

• исключительная прочность
• легкий характер
• возможность изготовления сложных форм

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.

Мы надеемся, что к концу этого исследования вы получите обширные знания о магниевых сплавах для литья под давлением и их значении в современном производстве.

Давайте разберемся, что такое магний как сплав

Самый известный магниевый сплав для литья под давлением - AZ91D. Магний образует различные сплавы в сочетании с другими металлами. К наиболее распространенным магниевым сплавам относятся:

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

Что такое магниевые сплавы?

Магниевые сплавы - это металлы, в которых магний (Mg) является основным элементом, обычно составляющим более 90% состава. Чистый магний модифицируется путем добавления таких легирующих элементов, как алюминий (Al), цинк (Zn) и марганец (Mn).

 

 

Преимущества литья под давлением из магния

Уникальность магниевого литья под давлением заключается в том, что оно может принести несколько ключевых преимуществ в производственный процесс. Ниже мы подробнее остановимся на некоторых из них:

Легкий вес и высокое соотношение прочности и веса. 

Как уже упоминалось выше, магний - самый легкий конструкционный металл. Он обеспечивает прочность и низкий вес для создания чрезвычайно легких компонентов, что дает значительные преимущества для многих предприятий.

Повышенная точность и стабильность размеров

Метод литья под давлением гарантирует исключительную точность размеров и стабильность конечного продукта. Это облегчает сборку деталей с другими компонентами при соблюдении высоких стандартов.

Отличная обрабатываемость и чистовая обработка деталей

Магниевые отливки отличаются хорошей обрабатываемостью. Это облегчает формовку и модификацию материала после литья. Кроме того, такие отливки обычно имеют превосходную полировку поверхности, что снижает необходимость дополнительной обработки.

Отличная тепло- и электропроводность

Хорошая тепло- и электропроводность - это свойства магниевых сплавов. Соответственно, они могут найти применение в ситуациях, когда необходима электропроводность или отвод тепла.

Высокая степень вторичной переработки

Магний - металл, легко поддающийся вторичной переработке. По окончании срока службы изделия его детали, изготовленные из магния, можно легко использовать повторно и перерабатывать, тем самым уменьшая воздействие на окружающую среду.

Процесс литья магния под давлением

В этой части мы рассмотрим основы литья под давлением магния и то, что оно в себя включает, а также покажем шаг за шагом, как расплавленный магний превращается в сложные ценные детали.

Этот процесс предполагает использование многоразовой формы, называемой штампом, для производства сложных и точных по размерам изделий.

Ниже приведены некоторые необходимые шаги:

Подготовка и очистка штампов 

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.

Плавление и легирование магния

Магний расплавляется в печи при очень высоких температурах. На этом этапе в расплавленный металл могут быть введены легирующие элементы для придания требуемых свойств конечному продукту, таких как повышенная прочность или коррозионная стойкость.

Инжекция и затвердевание

Под высоким давлением расплавленный магний впрыскивается в полость штампа. Эта полость имеет ту же форму, что и требуемое готовое изделие. После впрыска расплавленного магния он быстро остывает и затвердевает. Через мгновение магний принимает форму штампа.

Удаление и обработка деталей

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.

Сегодня этот метод позволяет нам производить сложные магниевые детали в больших количествах с исключительной точностью размеров и надежным качеством.

Металлы для литья под давлением из магния

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.

Выбор лучшего магниевого сплава 

Магниевые сплавы, такие как AZ91D, и AM50A/AM60B становятся все более популярными в автомобильном и транспортном секторах.

Эти новые сплавы обладают повышенной прочностью, лучшими высокотемпературными характеристиками, большей пластичностью и высокой теплопроводностью.

Прежде чем выбрать лучший магниевый сплав для литья под давлением, вы должны иметь полное представление о желаемые качества для готового продукта. 

Вот несколько важнейших факторов, которые помогут вам принять это ответственное решение.

Сила: Важным фактором является требуемая прочность различных компонентов, которые будут использоваться. Предел текучести, прочность на растяжение и усталостная прочность различны для разных сплавов.

 

Устойчивость к коррозии: Также важно учитывать среду, в которой будет работать деталь. Они обладают более высокой коррозионной стойкостью по сравнению с некоторыми другими металлами, что делает их наиболее подходящими для суровых условий эксплуатации.

 

Литейность: Например, расплавленный металл должен хорошо втекать в полость формы и заполнять сложные формы. Хорошие литейные сплавы обеспечивают низкий уровень дефектов и высокую скорость литейного напряжения.

 

Обрабатываемость: Кроме того, необходимо учитывать, насколько легко можно обработать отлитый объект, чтобы придать ему форму или изменить ее. Соответствующий сплав для обработки позволяет эффективно придать изделию нужную форму и выполнить последующую обработку.

 

Сегодня магниевые сплавы для литья под давлением, обеспечивающие оптимальную прочность и производительность, могут быть выбраны производителями, которые учитывают эти факторы, а также требования, которые могут быть предъявлены к их применению.

Распространенные магниевые сплавы

На рынке представлено множество типов магниевых сплавов для литья под давлением. Каждый сплав обладает уникальными свойствами и идеально подходит для использования.

Теперь давайте изучим свойства наиболее часто используемых сплавов.

AZ91D: Чемпион всех раундов

AZ91D - наиболее часто используемый магниевый сплав для литья под давлением. Он содержит 9% алюминия и 1% цинка. Он обеспечивает привлекательное сочетание коррозионная стойкость, вязкость и высокая литейная прочность. Эти характеристики делают AZ91D гибким вариантом для многих областей применения, таких как детали двигателей, корпуса, бытовая электроника и автомобильный сектор.

3.2.2 Серия AM (AM 50A, AM20, AM60B): Фокусировка на прочности

В серии AM используется группа сплавов, известная своими замечательными ударопрочность и прочность. Благодаря этим свойствам они идеально подходят для деталей, подверженных физическому воздействию или ударам. Сплавы серии AM используются в аэрокосмической и автомобильной промышленности для изготовления кронштейнов, колес и других деталей.

3.2.3 AS41B и AE42: высокотемпературные сплавы

Сплавы AS41B и AE42 являются отличными вариантами для применения в условиях высоких температур. Эти сплавы демонстрируют отличную пластичность, сопротивление ползучести и прочность при высоких температурах, что делает их подходящими для деталей двигателей и трансмиссий, где необходима термостойкость.

Важно отметить, что это неполный список магниевых сплавов для литья под давлением. Существует множество других типов магниевых сплавов для литья под давлением, которые разрабатываются для удовлетворения конкретных требований. Выбор идеального сплава требует полного понимания желаемых качеств и уникальных требований к применению.

Свойства магниевых сплавов для литья под давлением

Понимание ключевых особенностей различных магниевых сплавов для литья под давлением позволяет принимать более взвешенные решения. 

Вот краткое сравнение некоторых основных характеристик литьё под давлением магния сплавы:

Области применения магниевых литейных сплавов

Магний известен своими легкими сплавами для литья. Они становятся все более популярными в конструкционных автомобильных приложениях. Магниевые сплавы отличаются малым весом, превосходным соотношением прочности и веса, повторяемостью размеров и практически чистой формой.

Один из недавних примеров - Chrysler Pacifica 2017 года., 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%.

Как известно, магниевые сплавы для литья под давлением обладают замечательными качествами. Они находят широкое применение в самых разных отраслях. 

Сейчас мы рассмотрим несколько наиболее популярных секторов применения этой инновационной технологии.

Автомобильная промышленность: Магниевые сплавы для литья под давлением очень хорошо подходят для автомобильной промышленности, потому что они имеют небольшой вес и прочность, что делает их идеальными для топливной эффективности. Они используются для производства деталей двигателя, кронштейнов, колес и т.д.

Бытовая электроника: Магниевые сплавы для литья под давлением лучше всего подходят тем, кому нужны легкие портативные и прочные устройства.

Процесс литья под давлением магния улучшил пользовательский опыт, он лучше всего подходит для Корпуса ноутбуков и фотоаппаратов которые отличаются необычайной прочностью и удобством в использовании. 

 Аэрокосмическая промышленность: Магниевые сплавы для литья под давлением очень важны в аэрокосмической промышленности, потому что там важен каждый грамм. Эти сплавы помогают самолетам увеличить грузоподъемность и эффективность использования топлива. Они также помогают улучшить характеристики и дальность полета самолета.

Медицинское оборудование: Соотношение прочности и веса магниевого литья под давлением полезно в производстве медицинского оборудования. Эти сплавы очень легкие. Они обеспечивают пациентам прочность и долговечность, необходимые им в инвалидные коляски и костыли. 

Сравнение с литьем алюминия под давлением

Литье алюминия и магния под давлением широко используется для производства легких и сложных деталей в больших количествах. Однако, чтобы сделать выбор между ними, необходимо понимать их особенности.

Сходства

Легкий вес: Магний и алюминий - легкие металлы. Именно поэтому литье под давлением из этих двух металлов является хорошим решением для снижения веса.

Прочность и легкость: Обе технологии имеют высокое соотношение прочности и веса, что позволяет использовать их для производства прочных, но легких компонентов.

Сложные формы - это просто: литье под давлением из магния и алюминия позволяет создавать сложные, детализированные конструкции с превосходной точностью размеров.

Различия

Герой-легковес: по чистому весу магний не сравнится ни с одним другим материалом. Благодаря значительному снижению веса по сравнению с алюминием он стал самым легким конструкционным металлом.

Превосходство экранирования: Для деталей, которые должны быть защищены от электромагнитных волн (Thai), магний является лучшим материалом благодаря его исключительным качествам экранирования от электромагнитных помех (EMI) и радиочастотных помех (RFI).

Устойчивость к коррозии: Алюминий обычно обладает более высокой степенью коррозионной стойкости, чем магний. Поэтому он является более предпочтительной альтернативой для применения в условиях воздействия едких веществ или жесткой окружающей среды.

В конечном итоге выбор между магниевым или алюминиевым литьем под давлением зависит от конкретных потребностей конкретного применения.

Заключение

У индустрии литья под давлением магния большое будущее. Поскольку постоянно появляются новые сплавы с более высокими качествами, эта технология может полностью изменить способы проектирования и производства высокопроизводительных, легких деталей для различных областей применения.