【正文】 。 冷室及熱室壓鑄工藝較為流行 較為普通的是壓鑄工藝，鎂合金可用熱室或冷室壓鑄。過去由于熱室機型所限，一公斤以上鎂件要使用冷室機之說?，F(xiàn)時德國富來已有930噸之熱室鎂合金機，有多臺在使用中。正確來說，應(yīng)以鑄件的壁厚來決定所使用的工藝。薄壁件采用熱室法，厚壁件使用冷室法，主要原因是鎂合金流動性高，同時會快速凝固，能于合金進入模腔并固化前維持其內(nèi)熱，它的液態(tài)高流動性有助其及早填滿模腔。在這方面熱室比冷室法優(yōu)越。同時，鎂合金鑄件所需比壓較鋁合金低，熱室機比壓可滿足要求，因而鎂合金熱室機最適合生產(chǎn)薄壁件。 冷室壓鑄 一適合厚壁件 設(shè)備包括冷室壓鑄機、鎂合金定量爐、鎂錠預(yù)熱及自動進料器、模溫機、保護氣體混合裝置、取件機器人等。 選擇冷室機時有以下特別考慮的因素： 由于鎂合金的比壓要求 (約300400 bar) 較鋁合金低 (約600700 bar) 需要較小的射料力才可達至較佳較果，因此選擇機型時要留意射料部份，最好可配上不同射料力。 由于鎂合金極易凝固，因此要求大流量短填充時間，實際射速每秒67米或以上并不罕見?？账俣纫髣t更高。計算器器能量時需參考其PQ2圖。 由于液態(tài)的鎂合金為易燃物及高流動性，為安全計，電線及油喉應(yīng)盡量內(nèi)藏。機器夾縫應(yīng)盡量遮蓋以避免鎂合金流入。外露之電線及油喉必須特別保護。 由于射速極高，為減少飛邊，沖頭最好有急剎功能。 由于鎂合金壓鑄工藝較難控制，機器的穩(wěn)定性及參數(shù)可控性要求較高，最好有監(jiān)控圖表，生產(chǎn)數(shù)據(jù)顯示，生產(chǎn)統(tǒng)計表等。如機器有壓射參數(shù)自動計算，有助選擇適合數(shù)據(jù)。 有些機器生產(chǎn)商更改標準機設(shè)計，如于射料腔加熱，或更改射料部份設(shè)計，以縮短合金進入模型的時間，會增加成本或影響機器剛性或耐用性，易損件壽命等，效果亦有待考驗。 熔爐方面亦有所不同： 因為鎂合金溶液與空氣接觸的易燃性，故需要保護氣體覆蓋表面，%SO2或SF6和干燥空氣／氮氣／二氧化碳熔爐是封閉式設(shè)計，過去使用的含硫覆蓋鹽雖然亦可防止燃燒，但令合金雜質(zhì)增加，不利質(zhì)量控制，亦增加環(huán)境污染性。 保護氣體混合裝置提供準確的混合成分(上述)給鎂液表面。氣體分布要均勻，爐蓋密封性要好，避免漏氣，過量的保護氣體不僅令用量增加，亦令坩堝加速腐蝕。不足夠則令液面氧化。保護氣體比例及用量必須定時監(jiān)察。 應(yīng)選用電熱爐，因為溫度控制較易，坩堝加熱比較均勻；沒有明火亦提高操作安全性。 坩堝為特殊低鎳防銹鋼材。 專用鎂合金熔化保溫定量爐，一般為雙重設(shè)計（熔化及保溫室）鎂料由保溫室之定量泵通過管道直接抽入射料腔?，F(xiàn)有的加料方法有螺旋量泵和氣壓控制定量泵兩種，均稱可準確控制誤差，傳統(tǒng)的人手或機械勻料會容易冷卻亦不利安全操作。 低硅含量隔熱材料，無出口爐身，防止坩堝破裂時熔料流出，產(chǎn)生危險。 鎂錠預(yù)熱及自動進料器 鎂熔液絕不可與濕氣接觸，因此鎂錠在放入熔爐前必須預(yù)熱起碼150oC，此舉不但驅(qū)除濕氣，亦有利于熔化室溫度變化不致太大，自動鎂錠進料可保持液面高度的穩(wěn)定，減少爐壁過度腐蝕。 模具恒溫機 上段已經(jīng)提過，在鎂合金壓鑄流動過程中保持其內(nèi)熱量，是質(zhì)量控制的關(guān)鍵因素，高溫?zé)嵊蜋C為鎂合金壓鑄模具之必需外圍設(shè)備，它亦控制模具表面溫度的重要手段，選用的熱油機最高要在300oC以上。此外，必須計算適當(dāng)?shù)臒嵊凸艿牢恢谩⒅睆蕉燃盁崃康?。鑄造溫度場仿真有助于這方面的設(shè)計。 清潔工具及及盛器 鎂合金爐的清潔工具要用不銹鉻鋼，在使用前更要充分預(yù)熱，避免有濕氣，機旁要準備好有蓋金屬容器，以盛載爐渣。扒出之爐渣放入熔器后，要迅速灑上覆蓋鹽或放入保護氣體并蓋上，以防止氧化燃燒。 鎂合金冷室壓鑄有下列優(yōu)點： ─ 比壓較大，適合厚件生產(chǎn) ─ 最大的冷室機超過三、四千噸鎖模力，遠超過熱室機最大的930噸，可生產(chǎn)大型鎂合金件 ─ 更換易損件較為容易 ─ 只需更換定量爐，機器可用于壓鑄鋁或其它合金。 熱室壓鑄 一適合薄壁件 外圍設(shè)備方面與冷室機相同，但無需定量爐。選擇壓鑄機時有以下考慮因素： 鎂合金熱室機與一般熱室機不同之處在于熱爐和射料部份。熔爐方面與冷室機同熔爐要求一樣，需要密封，保護氣體，電熱，特別坩堝，雙室爐設(shè)計等。 除選用標準石油氣加熱射咀及鵝頸外，使用中頻電感加熱 (無需水冷，減少發(fā)生危險) 可準確控制射咀分段溫度，減少射咀過熱或變形，保證熔料流回鵝頸，減少廢氣污染，不會像石油氣加熱令機器其它部份升溫，由于鎂壓鑄容易塞咀，機身設(shè)計應(yīng)易于維修射咀部份。 由于鎂合金熔之點比鎂合金高，受熱情況較一般熱室機嚴重，亦導(dǎo)至機器設(shè)計及用料上的差異。 雖然熱室機的射料速度不需要如冷室機高，一般實際射速亦要每秒或兩米以上。最好可達34米。 其它考慮包括外露油喉及電線保護，內(nèi)藏油路及電線，噴霧器保護，機器穩(wěn)定性及監(jiān)控性等。 相對于冷室機熱室機有以下優(yōu)點： ─ 可使用較小噸位壓鑄機 ─ 氣泡卷入較小─ 可用較小比壓 ─ 余料比例較小減少回收比率─ 投資額較小 ─ 沒有沖頭潤滑劑，鑄件較清潔。─ 生產(chǎn)周期較短─ 沖擊行程較短，有利縮短填充時間─ 定量較準，目前冷室機定量爐仍在不斷改善中─ 機器使用率較冷室機高 ─ 外界對料溫影響較小，溫度較穩(wěn)定─ 綜合生產(chǎn)成本較低─ 爐溫較低，減低氧化及坩堝腐蝕投資鎂合金壓鑄應(yīng)留意的事項∶ l 要有充足的技術(shù)人員，包括模具設(shè)計，壓鑄生產(chǎn)及車間管理等技術(shù)人員。l 必須有充裕資金。舉例來說，壓鑄鎂合金計算機外殼，需要用350噸以上的壓鑄機，此機種的每臺金額是三百萬以上。加上接口設(shè)備，全新廠房布局和后加工設(shè)備，廠商必須備有充裕資金，才可投資此技術(shù)。 l 后工序應(yīng)在獨立鎂合金加工車間進行。原因是鎂合金需要高速切削，所以廠房和機房應(yīng)備有良好通風(fēng)系統(tǒng)和抽風(fēng)設(shè)備，防止鎂粉積聚；并需保持機床、廠房整潔，避免積存金屬屑。用冷卻液加工會較安全。金屬屑的處理需要有系統(tǒng)的安全管理。至于除模鋒打磨，則可用振磨、噴砂或人手打磨。事實上，二次加工車間的廠房安全管理的要求比壓鑄車間更高。 l 鎂合金對模具設(shè)計要求極高。除了產(chǎn)品要求高外，高速射料亦令模腔內(nèi)較易困氣，不合理的流道設(shè)計會令冷紋惡化。因此，現(xiàn)時很多鎂合金模具開發(fā)，均利用CAE流道軟件。l 鎂合金是活躍金屬，容易產(chǎn)生腐蝕，導(dǎo)致表面處理比較困難，尤其是處理外觀件時，更要面對不少技術(shù)問題。l 鎂合金比塑肢優(yōu)勝的一個因素，是鎂合金可回收再用。目前日本和臺灣的大部份廠商均沒有使用回爐材料，而余料就可作一級料退回材料供貨商，因此，廠商需作儲存廢料的安排。現(xiàn)時，市場上雖有一級料重熔設(shè)備，但熔量最少為每小時500Kg，不適合一般用戶使用。余料回收是控制成本的重要手段。目前臺灣正加強研究回收技術(shù)，或于區(qū)內(nèi)設(shè)立集中回收，以減低成本。 鎂合金壓鑄對亞洲廠商來說仍是新技術(shù)，因此，廠商需克服不少技術(shù)難題，另一方面，亦可從國外引進技術(shù)，以盡快達致順利生產(chǎn)效果。 附圖為在德國生產(chǎn)之鎂合金壓鑄實例 選擇合適的冷室或熱室壓鑄機 近年流行的鎂合金外殼產(chǎn)品是本港壓鑄廠商夢寐以求的新興市場。很可惜本港壓鑄廠商對這門技術(shù)認識不深，而且投資不菲，導(dǎo)致他們裹足不前。其實這門技術(shù)不難，只是存在小部份「技巧」而已。今期「產(chǎn)品開發(fā)篇」繼上期剖析亞洲鎂合金市場后，富來遠東總經(jīng)理黃奇德先生對選擇合適的鎂合金壓鑄機作出一點建議。 鎂合金鑄造方法 鎂合金鑄造方法大致可分為：（1）重力澆注 (Gravity Die casting) 、（2）低壓鑄造 (Low pressure die casting) 、（3）半固態(tài)壓鑄 (Thixcasting) 、（4）半熔注塑法 (Thixomolding) 及（5﹞壓鑄 (High pressure die casting)。半熔注塑法和半固態(tài)壓鑄為較新之生產(chǎn)技術(shù)。半熔注塑原理接近注塑機，首先把鎂錠加工切削成細料狀，原料由進料筒定量進入螺桿，在加熱區(qū)通過螺桿轉(zhuǎn)動擠壓推進，使其變成半熔狀態(tài)并高速高壓射入模腔，由于無需完全熔化，此法較節(jié)省能源，亦較為安全，無需保護氣體或覆蓋鹽，內(nèi)在氣泡較少，表面質(zhì)量亦較高。但同時亦存在很多問題有待解決，例如： 原料較貴 設(shè)備昂貴 生產(chǎn)速度慢 技術(shù)尚未穩(wěn)定，其中參數(shù)如定量控制，各溫度區(qū)的準確控制均有難度，因此成品率不高。所以此法目前用家不多 半固態(tài)壓鑄 半固態(tài)壓鑄使用實時控制之超高壓冷室壓鑄機。首先生產(chǎn)晶粒結(jié)構(gòu)細致均勻之棒料 (多由電磁感應(yīng)攪拌生產(chǎn)) 切成適當(dāng)長度，通過特別控制之電感加熱器將棒料加熱至半固態(tài)，再用機械人放入冷室機射料腔內(nèi)，進行實時多速高壓擠入模腔，此法主要用于高強度要求厚壁安全件，壓鑄后可進行熱處理。此工藝成本更高，目前仍處于研發(fā)階段。 冷室及熱室壓鑄工藝較為流行 較為普通的是壓鑄工藝，鎂合金可用熱室或冷室壓鑄。過去由于熱室機型所限，一公斤以上鎂件要使用冷室機之說?，F(xiàn)時德國富來已有930噸之熱室鎂合金機，有多臺在使用中。正確來說，應(yīng)以鑄件的壁厚來決定所使用的工藝。薄壁件采用熱室法，厚壁件使用冷室法，主要原因是鎂合金流動性高，同時會快速凝固，能于合金進入模腔并固化前維持其內(nèi)熱，它的液態(tài)高流動性有助其及早填滿模腔。在這方面熱室比冷室法優(yōu)越。同時，鎂合金鑄件所需比壓較鋁合金低，熱室機比壓可滿足要求，因而鎂