鎂合金作為目前最輕的金屬材料,具有高的比強(qiáng)度和比剛度、良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、減震性和磁屏蔽性、易于二次使用等優(yōu)點(diǎn)。因此,鎂合金結(jié)構(gòu)件在汽車、飛機(jī)、計(jì)算機(jī)及通訊設(shè)備上獲得了日益廣泛的應(yīng)用。
鎂合金的熔點(diǎn)低,大多數(shù)合金的流動(dòng)性較好;鎂的比熱容低,其鑄件容易獲得高的冷速;密度低,在適中的壓力下可以獲得理想的致密度高的鑄件。因此,壓鑄技術(shù)在鎂合金產(chǎn)品的生產(chǎn)中成為主要的生產(chǎn)方法,壓鑄件占鎂合金鑄件總量的80%以上。高壓高速是壓力鑄造的兩大特點(diǎn),但是采用壓鑄工藝生產(chǎn)的鑄件大多存在晶粒粗大、氣孔、縮孔、縮松等缺陷。擠壓鑄造技術(shù)也稱為“液態(tài)模鍛”,是一種近凈成形工藝技術(shù),其突出的優(yōu)點(diǎn)之一就是鑄件在高壓力、低流速下充填成型,因此得到的鑄件組織致密,可防止氣孔、縮孔、裂紋的產(chǎn)生,細(xì)化晶粒,還可以進(jìn)行熱處理,力學(xué)性能高于普通鑄件。
下面以AZ81鎂合金為材料,采用間接擠壓鑄造成型技術(shù),對(duì)鎂合金汽車轉(zhuǎn)向控制臂鑄坯試生產(chǎn),對(duì)其缺陷進(jìn)行分析并研究相應(yīng)對(duì)策。
試驗(yàn)中通過向AM60鎂合金鑄錠中加入適量的AL和Zn來制備AZ81合金。AZ81的主要化學(xué)成分為(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%):7.3~8.7AL,0.35~1.0Zn,0.15~0.5Mn,其余為鎂。
該試驗(yàn)選用的設(shè)備是HC500M臥式冷室壓鑄機(jī),擠壓方式選擇間接擠壓鑄造工藝。液態(tài)金屬在680~720℃保溫一定時(shí)間,然后在680℃左右澆注,充型時(shí)間為0.5~1.0s,充型壓力為60~100MPa,充型速度為10~15m/s,保壓時(shí)間為5~8s,模具加熱到400℃左右進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)過程為:鎂合金熔煉→上下模合模→鎖模→壓射充型→沖頭擠壓→保壓→開模→頂出鑄件→合模→復(fù)位。從鑄件不同部位進(jìn)行取樣,經(jīng)過一定的處理后,用3%的硝酸酒精進(jìn)行腐蝕,然后在金相顯微鏡下觀察組織。
由于凝固的金屬表面和型腔表面在高壓下緊密接觸,鑄件表面可能產(chǎn)生拉傷等缺陷,為了獲得表面質(zhì)量?jī)?yōu)良的鑄件,應(yīng)選擇合適的拔模斜度,并對(duì)模具型腔表面進(jìn)行處理。過快的充型速度和排氣性能不良的排氣通道可能導(dǎo)致氣體無法及時(shí)排出而侵入液態(tài)金屬中形成氣孔,故選擇適合的充型速度,并把排氣通道改為“Z”形通道。為了避免鑄件產(chǎn)生裂紋,其保壓時(shí)間不宜過長(zhǎng);對(duì)應(yīng)模具型芯的加熱溫度應(yīng)保證在400℃,減小與液態(tài)金屬的溫度差;壓頭壓力應(yīng)適當(dāng)提高,使遠(yuǎn)離澆口的部位也能及時(shí)得到液態(tài)金屬的補(bǔ)充。