【文章內(nèi)容簡介】 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(dá)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(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)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(zhǔn)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?、直徑度及熱量等。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(zhǔn)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(yuǎn)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(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)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(yán)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(dá)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(zhǔn)，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?，F(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(dá)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 異軍突起的鎂合金壓鑄（摘自《特種鑄造及有色合金》2000 年第 6 期)鎂合金的密度小于2g/cm3，是目前最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，其比強度高于鋁合金和鋼， 略低于比強度最高的纖維增強塑料；其機加工性能優(yōu)良，易加工且加工成本低，加工 能量僅為鋁的70% ；其耐腐蝕性比低碳鋼好得多，已超過壓鑄鋁合金A380；其減振性、磁屏蔽性遠(yuǎn)優(yōu)于鋁合金，所以綜合性 能優(yōu)良的鎂合金的可應(yīng)用范圍遍布于汽車、計算機、通訊等廣闊領(lǐng)域。另外，鎂合金的低密度、低熔點、 低動力學(xué)粘度、低比熱容、低相變潛熱以及與鐵的親和力小等特點，使其具有熔化耗能少、充型變速快、 凝固速度快、實際壓鑄周期短、模具使用壽命長等優(yōu)勢，極適合于采用現(xiàn)代壓鑄技術(shù)進行成形加工，在 現(xiàn)代壓鑄中金屬液直接被加工成金屬制品，而且可實現(xiàn)薄壁、近終形復(fù)雜制件的直接加工，所以該技 術(shù)是目前最節(jié)能的，而且鎂合金壓鑄件的性能優(yōu)良，在常規(guī)使用條件下，替代鋼、鋁合金、塑料等制件的 效果非常好，在實現(xiàn)產(chǎn)品輕量化的同時，還使產(chǎn)品具有了優(yōu)良的特殊功能，并且在鎂合金壓鑄件報廢后，還可以直接回收再利用，因此目前鎂合金應(yīng)用制件絕大部分是鎂合金壓鑄件。 1. 鎂合金壓鑄的發(fā)展 北美的發(fā)展北美是鎂合金用量最多的地區(qū)，其年發(fā)展速度為30%。以美國、加拿大為代表。 美國鎂合金的發(fā)展起源于80年代，以汽車行業(yè)為龍頭，其初期的鎂合金開發(fā)與應(yīng) 用主要以企業(yè)及研究機構(gòu)行為為主。在鎂合金開發(fā)與發(fā)展過程中，Prince公司于 ，為鎂 合金壓鑄件的開發(fā)與應(yīng)用提供了必要的保障，著名的汽車公司如福特、通用和克萊 斯勒等公司在過去的十幾年里一直致力于新型鎂合金和鎂合金離合器殼體、轉(zhuǎn)向柱架、 進氣管及照明夾持器等汽車零部件的開發(fā)與應(yīng)用，替代效果十分明顯，大大地促進 了鎂合金的發(fā)展。與此同時，鎂合金在應(yīng)用中顯示出的巨大優(yōu)勢，也逐漸受到了政府 的關(guān)注與重視，1996年政府能源部與通用、福特和克萊斯勒三大集團簽署了一項名 為“PNGV”（新一代效能工具）的合作計畫，該計畫的目的在于生產(chǎn)出符合市場要求的節(jié)能轎車。 政府的這一行為極地促進了鎂合金壓鑄件的開發(fā)與應(yīng)用，通用汽車公司于1997年成功地開發(fā)出鎂 合金汽車輪轂，并且與世界最大的鎂生產(chǎn)與加工公司——Hydro公司簽訂了應(yīng)用鎂合金壓鑄件的協(xié)議， 福特公司也于1997年宣布與澳大利亞的昆士蘭金屬公司合資新建昆士蘭鎂廠，以便有穩(wěn)定的鎂合金 來源，威斯康辛Lindberg觸變成形發(fā)展中心對鎂合金壓鑄技術(shù)進行了創(chuàng)新，采用半固態(tài)壓鑄技術(shù)生產(chǎn) 出鎂合金賽車離合器片與汽車傳動零件。另外，在汽車行業(yè)的帶動下，鎂合金在通訊、計算機等行業(yè)的 應(yīng)用也在不斷擴大，芝加哥White Metal Casting公司采用鎂合金生產(chǎn)的雷達(dá)定位器殼體和610mm610m m的計算機外殼壓鑄件在通訊計算機領(lǐng)域得到了成功的應(yīng)用，效果比鋼、鋁合金、塑料等制件好得多。 加拿大鎂合金資源豐富，鎂業(yè)十分發(fā)達(dá)，1941年安大略省建立的哈雷鎂廠是世界上歷史最長、 規(guī)模最大的皮江法鎂廠，1990年建成的年產(chǎn)4萬t的貝坎庫爾鎂廠，正在開發(fā)第三代多極電解槽， 其現(xiàn)代化程度非常高，