Magnesium Alloy Die Castings: Process, Properties, and Mold Design Essentials

Pressstøpte av magnesiumlegering er det mest direkte svaret når en strukturell metallkomponent må gå ned i vekt uten å ofre stivhet, dimensjonsnøyaktighet eller termisk ytelse. Magnesium er det letteste strukturelle metallet i industriell bruk med ca. 1,74 g/cm³, noe som gjør det omtrent en tredjedel lettere enn aluminium. En korrekt utformet støpeform av magnesium kan holde veggseksjoner under 1,5 mm og fortsatt produsere støpegods med strekkstyrker i området 200 til 230 MPa. Legeringen alene garanterer imidlertid ikke en god del; formdesignet, prosessvinduet og støpemaskinens ingeniørerfaring avgjør om prosjektet går jevnt eller blir til skrot.

Hva er pressstøping av magnesiumlegering?

Pressstøping av magnesiumlegering er en høytrykksprosess som injiserer smeltet magnesium i et herdet stålhulrom med høy hastighet. Injeksjonstrykk varierer vanligvis fra 10 til 70 MPa, og hulrommet fylles i millisekunder, som er hvordan tynne ribber, monteringsbosser og kompleks indre geometri kan støpes i stedet for maskinert.

De fleste mellomstore og små magnesiumdeler kjører på varmekammermaskiner, hvor injeksjonssystemet forblir nedsenket i den smeltede legeringen, og holder metallet på en stabil temperatur og forkorter syklustider. Større støpegods kjøres vanligvis på kaldkammermaskiner, som heller en tilmålt mengde legering i en skuddhylse før injeksjon. Begge konfigurasjonene er avhengige av de samme grunnprinsippene: rask fylling av hulrom, rask størkning, kontrollert avkjøling og ren utstøting fra verktøyet. Beskyttende gass brukes under smelting for å begrense oksidasjon, og smelten håndteres uten flukser, slik at inneslutningene forblir lave nok for jevne mekaniske egenskaper.

Etter utstøting beveger delene seg gjennom trimming, avgrading og i mange tilfeller CNC-bearbeiding til endelig toleranse. Magnesium maskinerer lett, noe som er en av materialets praktiske fordeler, men maskineringen må gjøres med riktige brannsikkerhetstiltak fordi fine magnesiumspon er brennbare. Overflatebehandling, fra konverteringsbelegg til maling, følger maskinering og er en del av levert produktspesifikasjon.

Grunnleggende om legeringsvalg og mekaniske egenskaper

Valg av legeringer er den første avgjørelsen med varige konsekvenser, fordi forskjellene mellom vanlige magnesiumlegeringer er større enn navnene tilsier. Tabellen nedenfor oppsummerer standardkvalitetene som brukes i produksjonsstøping.

AZ91D er fortsatt standard for de fleste hus, braketter, deksler og generelle strukturelle deler fordi den kombinerer utmerket støpeevne, forutsigbar styrke og akseptabel korrosjonsytelse når den først er belagt. AM60B og AM50A handler om lag 10 til 15 prosent av strekkfastheten for to til tre ganger høyere forlengelse, noe som gjør dem til de riktige legeringene for deler som utsettes for støt, vibrasjoner eller bøyebelastninger. AE42 er legeringen for å spesifisere når en støping må holde formen nær vedvarende varme, fordi dens sjeldne jordartstilsetninger gir krypmotstand utover det AZ91D kan levere.

Korrosjonsbestandighet er ofte misforstått i magnesium. Bare magnesium er ikke en korrosjonsmester, men den riktige legeringen sammen med et korrekt konverteringsbelegg yter akseptabelt i innendørs og de fleste bilmiljøer. Beleggvalget betyr ofte mer enn legeringen i praksis, og en leverandør som kontrollerer både støpe- og etterbehandlingsprosessen leverer et mer forutsigbart resultat.

Designhensyn i formstøpt magnesium

Magnesium støpeformen er hvor suksessen til et magnesiumprogram avgjøres. Magnesiumlegeringer stivner raskere enn aluminium, så formen må fylles, avkjøles og luftes på en måte som matcher den raske fryseoppførselen. Verktøystålet er normalt H13 eller tilsvarende varmebearbeidingskvalitet, herdet og nitrert slik at hulrommet overlever både termisk syklus og den erosive strømmen av smeltet metall.

Designreglene som betyr mest er de samme som forårsaker flest produksjonsproblemer når de ignoreres:

• Ensartet veggtykkelse i området 1,5 til 3,0 mm gir den beste fyllings- og kjøleegenskaper. Tynnveggsstøping fra 0,8 til 1,2 mm er mulig, men krever bredere porter, raskere injeksjon og mye tettere temperaturkontroll.
• Trekkvinkler på 0,5 til 2,0 grader på vertikale vegger lar delen forlate formen uten forvrengning. Ribber og bosser trenger litt mer trekk enn flate vegger.
• Krympingen er på ca. 0,6 til 0,7 prosent avhengig av legeringen og seksjonstykkelsen, og hulromsdimensjonene må bygges med denne krympefaktoren i tankene.
• Balanserte kjølekanaler er avgjørende. Ujevn avkjøling er den vanligste årsaken til skjevhet, indre porøsitet og avviste deler.
• Overløp og ventiler har direkte effekt på gass- og oksidinnholdet. De samler det første kalde metallet og gir innestengt luft en utgang, som er akkurat der trykktettheten vinnes eller tapes.
• Utkasterpinner bør plasseres i større antall i stedet for å stole på noen få store pinner, fordi tynne magnesiumseksjoner rives lett under utstøting.

En butikk som designer og bygger sitt eget verktøy løser disse problemene før formen når produksjonsgulvet. Derfor foretrekker kjøpere av magnesiumdeler i økende grad å jobbe med en støpestøpeprodusent som designer og bygger sine egne former internt i stedet for å dele verktøy og støping mellom to separate selskaper. Formkvalitet viser seg også i kostnad per del: et verktøy med riktig herdede innsatser, tilpassede kjølelinjer og holdbare ejektorsystemer opprettholder syklustiden og delkvaliteten for hundretusenvis av skudd, mens en lett konstruert form svikter tidlig og tar produksjonsplanen med seg.

Applikasjoner på tvers av bransjer

Automotive er det største og mest krevende markedet for magnesiumpressestøpte. Ratstammebraketter, girhus, instrumentpanelrammer og setestrukturer bruker alle magnesium fordi det fjerner vekt akkurat der det påvirker håndtering og effektivitet. Elbilplattformer utvider listen ytterligere, med e-drivhus og strukturelle bærere som var aluminiumsdeler for noen år siden. Utvalget av magnesiumlegering bilkomponenter produsert av en spesialist støper illustrerer hvor tett disse delene integrerer ribber, monteringsbosser og varmeavledende funksjoner.

Tilpasset magnesiumlegering Leverandører av bilkomponenter, fabrikk Ningbo Yunmai Precision Machinery Co., Ltd. er Kina tilpasset magnesiumlegering, leverandører av bilkomponenter og Magnesiumlegering Automotive... Se produkt →

Kommunikasjons- og elektronikkutstyr er en annen stor bruker. Magnesium gir naturlig EMI- og RFI-skjerming, noe som betyr at en vegg på 1,0 til 1,2 mm blokkerer elektromagnetisk interferens nesten like godt som en mye tykkere aluminium- eller sinkvegg. Denne egenskapen fjerner behovet for separate skjermingsforinger i mange hus og deksler. Fordi kommunikasjonsutstyr ofte er installert utendørs, må det støpte huset også håndtere varme, fuktighet og mekaniske belastninger, noe som presser designere til magnesium når plastdeler ikke kan oppfylle de kombinerte kravene.

Industrielt utstyr og elektroverktøy drar fordel av magnesiums vibrasjonsdemping og reduserte tretthet for operatører. Motorhus, girkassedeksler og håndverktøykropper kan produseres som enkeltstøpte med integrerte monteringsbosser, ribber og kjøleribber. Typiske eksempler viser hvor mye struktur som kan konsolideres i en del, og geometriområdet til pressstøpte av magnesiumlegering for industrielt utstyr viser denne konsolideringen i praksis.

Leverandører av spesialtilpasset magnesiumlegering industriutstyr, fabrikk Ningbo Yunmai Precision Machinery Co., Ltd. er Kina-tilpassede leverandører av industrielt utstyr av magnesiumlegering og industrielt... Se produkt →

Spesialkapslinger, optiske hus og små strukturelle komponenter utgjør en bredere kategori av varer av magnesiumlegering som viser materialets fleksibilitet utover automotive og industrielle mainstream.

Tilpassede varer av magnesiumlegering Leverandører, fabrikk Ningbo Yunmai Precision Machinery Co., Ltd. er Kina-tilpassede leverandører av varer av magnesiumlegering og fabrikk for varer av magnesiumlegering. Elektromag... Se produkt →

Sjekk før du bestiller støpegods av magnesium

Innkjøp av magnesiumpressestøpte innebærer noen få beslutninger som ikke gjelder aluminium- eller sinkprosjekter på samme måte.

• Mekaniske krav kommer først, legeringsvalg dernest. Hvis delen vil tåle slagbelastninger, kan AZ91Ds 3 prosent forlengelse være feil spesifikasjon; AM60B eller AM50A er ofte den tryggere samtalen.
• Korrosjonsbeskyttelse må avtales før verktøyet starter. De fleste magnesiumdeler får et konverteringsbelegg, og industrielle kjøpere spesifiserer vanligvis kromfrie fosfat- eller manganbehandlinger. Maling og pulverlakk trenger også riktig forbehandling, ellers vil de svikte i bruk.
• Porøsitetsforventninger bør skrives ned. Trykktette hus trenger vakuum-assistert støping og nøye plasserte overløp, og portposisjonen påvirker allerede hvor porøsiteten vil vises.
• Gjennomgang av formdesign bør inkludere fyllsimulering, beregninger av trekkvinkel og kjøleoppsett. Endringsforespørsler blir dramatisk dyrere når formen er varmebehandlet og polert.
• Prosessdokumentasjon er ikke valgfritt. Materialsertifikater, første artikkelrapporter og batch-til-batch-konsistensdata skiller en kontrollert prosess fra en gambling.
• Budsjett for sekundær drift. Et magnesiumstøpegods kan være nesten nettformet, men presisjonsboringer, gjenger og sammenfallende flater krever fortsatt maskinering. Den endelige leverte kostnaden bør inkludere maskinering, overflatebehandling og inspeksjon, ikke bare støpeprisen.

Leverandører som designer formen og kjører støpeprosessen under ett tak, har en tendens til å få disse punktene riktig, fordi det samme teamet ser verktøydesignet, prosessatferden og inspeksjonsresultatene sammen. For ingeniører som bygger en leverandørshortliste, er en praktisk oppfølging å sjekke bransjenyheter om magnesiumstøpematerialer og formteknologi å spore hvordan produksjonssiden utvikler seg.

Beslutningen om å bruke pressstøpte av magnesiumlegeringer er vanligvis drevet av enkel aritmetikk: mindre vekt, tynnere vegger og kortere syklustider. Påliteligheten til denne aritmetikken avhenger av legeringen, formen og prosessdisiplinen til støperiet i like deler. Spesifiser legeringen mot målte mekaniske krav, gjennomgå magnesiumstøpt formdesign like nøye som deltegningen, og krev data som beviser at prosessen er kontrollert. Når disse betingelsene er oppfylt, er magnesiumpressestøping en av de mest kostnadseffektive måtene å bygge lette, stive og komplekse metalldeler på.