典型鎂合金材料生產(chǎn)流程:錠坯加熱→一次擠壓→切中間坯料→加熱→二次擠壓→人工時效→拉伸矯直→切頭尾與取試樣→輥式矯直→手工矯直→檢查→切成品與打印→氧化著色→成品檢查→包裝→入庫→發(fā)運。
大家都比較熟悉鋁合金材料擠壓的過程,但對于鎂合金的擠壓過程可能較為陌生,因此,需要特別注意。眾所周知,鋁合金錠坯可在燃油爐、燃氣爐、空氣電阻爐、感應電爐中加熱,然而,鎂合金錠坯只允許在空氣電阻爐內(nèi)加熱。筆者擠壓鎂合金時,在加熱鋁合金的燃油爐內(nèi)加熱鎂合金,結(jié)果著火了,幸好沒傷人,也沒造成火災;還有一次,在加熱鋁扁錠的電阻爐內(nèi)加熱鎂錠也著火了。因此,在加熱鎂錠坯時應特別小心。
鎂合金錠坯的加熱溫度不高,為防止燃燒,加熱溫度宜≤470℃,而鋁合金的高加熱溫度可達550℃;鎂合金的大擠壓速度為20m/min,比硬鋁的快,但僅為軟鋁合金的1/3;熱擠壓鎂合金材料的收縮率比鋁合金的大,在設(shè)計模具時應注意;擠壓鎂材的拉矯不可在室溫進行,宜加熱到150℃~250℃,且須用拉矯機,而鋁合金的拉矯可在室溫下進行。
若壓鑄工藝不當,鎂合金鑄件中就會產(chǎn)生相應的缺陷甚至出現(xiàn)廢品。按造成缺陷的原因,可將其分為兩類:凝固缺陷,如氣孔、縮松、冷紋等;機械問題引發(fā)的缺陷,如扭曲、變形、缺“肉”等。其中,缺“肉”和冷紋是合金壓鑄件中常見的缺陷形式。除此之外,還可能產(chǎn)生其他缺陷,其產(chǎn)生原因及避免措施如下。
發(fā)生缺“肉”或模具型腔未填滿的原因:壓射速度不夠;模具或熔體溫度低;熔體污染,如附有過多的氧化物;潤滑劑過量;澆口不合適;模具排氣不充分;冷室壓鑄時壓射力不合適。
模具或熔體溫度低,流向相反的熔體相遇時會發(fā)生冷流或冷噴??偱艢饷娣e增至澆口面積50%以上時,會減少冷噴頻率。
吸氣或析H2會產(chǎn)生氣孔,調(diào)整澆道、澆口、排氣和潤滑系統(tǒng)可以大限度地減少這類缺陷的產(chǎn)生。
限制熔體進料量,鑄件局部熱點處會形成縮孔或空洞。
不良澆口、尖角或潤滑過量會造成濺灑和擾動,可使鑄件表面形成波紋和漩渦。
熔體凝固時可產(chǎn)生熱裂紋,模具的約束會引起應力集中、尖角和鑄件脫模延遲,都將增大熱裂傾向。
鑄件脫模時的收縮應力會引起鑄件變形、扭曲和斷裂。
在鎂合金鑄件生產(chǎn)中,每一種缺陷都是由多個因素引起的。因此,對每一種缺陷產(chǎn)生的原因與采取的預防措施應進行具體分析。
ZK60A合金擠壓材
ZK60A鎂合金是一種不含Al的Mg-Zn系合金,含Zn4.8-6.2、Zr 0.45,共余為Mg,Zr的含量一般為0.5%。F及T5狀態(tài)擠壓材的室溫平均彈性模量44.8GPa。室溫抗拉強度/伸長率:F材料的340MPa/14%,T5材料的305MPa/11%;室溫屈服強度:F材料的360MPa、T5材料的305MPa。
ZK60A合金擠壓材縱向試樣回轉(zhuǎn)梁(R=-1)軸向負載(R=0.25)的室溫疲勞斷裂試驗結(jié)果見圖1-圖4。
ZK60A合金鍛件
ZK60A-T5合金鍛件的回轉(zhuǎn)和彎曲梁(R=-1)疲勞強度見圖5及圖6,縱向試樣,帶切口,Kt=2,經(jīng)機加工和拋光,試樣取自車輪輪緣。
彈性模量室溫平均值44.8MPa、室溫抗拉強度/伸長率305MPa/16%、室溫屈服強度205MPa的ZK60A的切線和軸向輪緣回轉(zhuǎn)和彎曲梁試樣的室溫疲勞強度見下表,試樣經(jīng)拋光。
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