典型镁合金材料生产流程:锭坯加热→一次挤压→切中间坯料→加热→二次挤压→人工时效→拉伸矫直→切头尾与取试样→辊式矫直→手工矫直→检查→切成品与打印→氧化着色→成品检查→包装→入库→发运。
大家都比较熟悉铝合金材料挤压的过程,但对于镁合金的挤压过程可能较为陌生,因此,需要特别注意。众所周知,铝合金锭坯可在燃油炉、燃气炉、空气电阻炉、感应电炉中加热,然而,镁合金锭坯只允许在空气电阻炉内加热。笔者挤压镁合金时,在加热铝合金的燃油炉内加热镁合金,结果着火了,幸好没伤人,也没造成火灾;还有一次,在加热铝扁锭的电阻炉内加热镁锭也着火了。因此,在加热镁锭坯时应特别小心。
镁合金锭坯的加热温度不高,为防止燃烧,加热温度宜≤470℃,而铝合金的高加热温度可达550℃;镁合金的大挤压速度为20m/min,比硬铝的快,但仅为软铝合金的1/3;热挤压镁合金材料的收缩率比铝合金的大,在设计模具时应注意;挤压镁材的拉矫不可在室温进行,宜加热到150℃~250℃,且须用拉矫机,而铝合金的拉矫可在室温下进行。
从金属变形的的主变形方式可知,轧制的主变形方式是双向延伸、一向压缩的,因此,轧制不利于充分发挥镁合金的塑性能力,镁合金轧制板带材轧制工艺并不是一种主要的工艺,在镁及镁合金的半成品产量中,平轧材也不是多的。在书面材料中,不宜把“轧制”写成“压延”,因为在国标GB/8005.1中并没有“压延”一词,只有“轧制”一词;同时,在商务印书馆出版的第3版《新华大字典》中也无“压延”一词,只有“轧制”。
镁及镁合金晶体结构为密集六方晶格,塑形变形能力不强,所以轧制板材时多采用塑性较高的AZ31和M1A合金。铝合金及铜合金晶体都是面心立方晶格,有很高的塑性,可轧成很薄的箔材。板材可按其厚度分为厚板与薄板,对铜合金及铝合金来说,厚板是指厚度>6mm的板材,现在航空航天工业用的铝合金厚板厚度已达250mm;≤6mm的板材称为薄板。对镁合金板材来说,一般把原度11mm~70mm的称为厚板,厚度≤10mm的称为薄板。
由于镁合金的变形能力有限,为使锭坯获得大的变形量和减少裂纹产生,大都进行热轧,热轧温度300℃~450℃,可根据合金选择温度,热车道次压下率为10%~30%,铝合金的热轧道次压下率可达50%。在镁合金热轧时,若轧件温度降到315℃,则需要重新加热,以热轧的进行。
现阶段镁合金在汽车上的应用主要集中于车身、发动机和内饰件3大部分,产量持续快速增长。欧洲范围内,60多种汽车零部件已采用镁合金为材质,车用镁合金铸件的使用量正在以年均25%的速度增加;北美是世界上镁合金在汽车中用量大,使用和研发中的镁合金零部件有100多种;日本汽车业在越来越多的零件上采用镁合金材质,包括变速杆、座椅架等。大众公司的帕萨特、奥迪A4和A6等汽车的齿轮箱壳体使用AZ91D镁合金,比铝合金部件减重25%。美国福特、美国通用、日本三菱等汽车公司已采用镁合金零部件替代原有的铝合金汽车零部件和塑料零部件,包括:发动机壳体和盖、变速箱壳体和盖、离合器壳体、液力变扭器壳体、发电机托架、刹车踏板支架、车身壳体框架、车门、车轮、方向盘、仪表盘、后桥驱动器、转向节、座椅支架、把手等100多种零部件。
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