镁合金轮毂铸造工艺分析及低压铸造模具设计

发表时间：2018-08-14T11:46:53.213Z 来源：《防护工程》2018年第7期作者：曹志娟[导读] 本文通过分析镁合金轮毂主要成形工艺以及拟试制的镁合金轮毂特点，确定了采取低压铸造工艺试制镁合金轮毂

中国航发哈尔滨东安发动机有限公司黑龙江哈尔滨 150066

摘要：本文通过分析镁合金轮毂主要成形工艺以及拟试制的镁合金轮毂特点，确定了采取低压铸造工艺试制镁合金轮毂。其中试制的镁合金轮毂低压铸造模具设计主要包含金属外形、覆膜砂芯等，根据分析结果表明，增加模具壁厚可以提升镁合金轮毂的冷却速度。关键词：镁合金轮毂；铸造工艺来分析；低压铸造模型设计

轮毂是保证行车安全的主要结构部件，其质量和稳定性不仅关系着车辆人员和物资安全，同时对于车辆行驶期间的稳定性和舒适度有着一定的影响，面对这一现状，就要求轮毂具备强度性能好、尺寸形状精度性高，阻尼降噪等一系列优点，而铝合金也恰恰具备这一优点，因此，可以将其作为轮毂材料。

1镁合金轮毂铸造工艺分析

1.1重力铸造

采取重力铸造工艺生产轮毂，具备制造工艺简单、生产效率高以及投资成本少等优点，但是由于外加压力，为了获得致密铸件，一般需要利用冒口补缩，所以重力铸造轮毂的浇冒口比较大，工艺出品效率低。再加上镁合金材料密度比较小，自身重力轻，无法获取较好的强度，所以使用的金属质量是铸件质量的多倍左右，这样一来就相当于很大一部分金属遭到浪费，所以，从实际情况来看，砂型重力铸造比较贵重，仅仅适合进行小批量生产。金属型重力铸造适合批量生产。

1.2压铸

采取压铸工艺生产轮毂，具备生产效率高，尺寸精度好以及表面粗糙度低等一系列优点。可是因为高压射流卷入的气体和夹杂弥散分布在铸件中，所以压铸轮毂无法通过热处理来提升强度，而且伸长率较低，在使用期间经常受到一些因素的影响，自身可靠性有待提升。要想提升轮毂的使用性能，减少生产成本输出，可以采取AM60B铸造镁合金和压铸工艺研制轮毂等运动部件。轮毂自身的尺寸比较大，模具型腔采取一模一样，浇注系统是中心浇注，只有主流道，没有分流道。

1.3低压铸造

低压铸造由于可以采取顺序凝固或者顺序凝固以及同时凝固共同使用，所以比较适合应用于制造壁厚不均匀的轮毂中。和压铸相比较而言，低压铸造的缓慢充型能够消除铸件内部的气孔。和金属型铸造相比较而言，低压铸造的压力下结晶能够获得良好的补缩效果。采取低压铸造工艺生产轮毂，充型速度和凝固过程中的压力得到了有效调整，金属材料利用效率逐渐上升，一般高于90%，铸件组织致密，力学性能较好。低压铸造工艺被广泛应用到了生产铝合金轮毂中，同时也适合应用到生产镁合金轮毂中。从上个世纪80年代开展，国外相继开发出了先进的镁合金金属型低压铸造装置，这一装置主要是由熔炼炉、铸造炉以及压铸机三种结构组建而成，通过采取虹吸管输送金属液来工作。其中采取低压铸造工艺制造镁合金轮毂具有很大的优点，主要体现在以下几点：镁合金液在压力下充型，从而增加了流动性，能够防止镁合金液的冲击，充型良好。在较大压力作用下，镁合金液才会结晶和凝固，轮毂力学性能良好。防止镁液氧化的措施便于实施，可以将防止氧化的覆盖剂洒到镁液面上面。因为镁液是依靠升液管进行输送的，所以覆盖剂或者其它类型的杂物不会进入铸型中去，同时，也可以在浇注前期阶段，向模具中充填惰性气体，以免模具中的镁合金液出现氧化情况。自身具备较高的工艺出品率。

可以实现自动化发展方向。

1.4挤压铸造

采取挤压铸造工艺生产轮毂，效果明显，这一工艺具备铸造简单方便、成本低以及安全性能好等一系列优点。我国挤压铸造铝合金轮毂，一般是使用液压缸的顶出缸，将其当做压射缸使用，它的充型速度位于压铸和低压铸造两者中间，但是从实际情况来看，比压还是无法满足挤压铸造要求，和国外采取的挤压铸造相比较有很大的不一致性。不管是国内，还是国外，都针对挤压铸造镁合金轮毂方面的工作加大了研究力度，比如在日本某机器公司LEOMACS系统中，特点是将挤压铸造和低压铸造相互联系在一起，从而生产出形态复杂的薄壁镁合金铸件，利用挤压铸造和电磁传输技术生产出镁合金轮毂，进而将其良好的应用到轿车里去。国内研制了一种新型工艺，是镁合金轮毂的挤压铸造技术，特点是通过采取加热浇管封闭定量浇注，将镁合金液和外界有效隔离起来，从一定程度上解决了镁合金液浇筑期间出现的氧化和降温等现象。采取低压充型和高压凝固分离方式，可以有效提升工艺出品率。国内根据镁合金汽车轮毂生产品的结构特征，在遵循铸造工艺要求的基础上，设计出浇注式挤压铸造工艺。镁合金液是从中心浇注口进去，然后进到轮辐中，在分流锥作用力因素下逐渐朝着周围轮辐扩散，以层叠的方式展开重型，将气体慢慢向上赶，最后进入溢流环。当前，采取挤压铸造工艺制造镁合金轮毂，镁合金液一般是从模具底部低速、平缓的充入到型腔中去，随后进行增压。结果表明，采取挤压铸造工艺和AM60B合金制造的镁合金轮毂抗拉强度处于218~227MP之间，伸长率是9.8%-10.7%，和铝合金轮毂相比较而言，少了许多。

拟试制的镁合金轮毂应用重点对象是履带式工程车辆，它是双轮缘结构，在双轮缘内侧镶上耐磨钢圈，目的在于承受磨损力度。在借鉴国内外镁合金轮毂形成工艺的基础上，从拟试制镁合金轮毂的结构特点入手，采取低压铸造工艺成形镁合金轮毂。 2镁合金轮毂低压铸造模具设计

在进行低压铸造镁合金轮毂模具设计期间，要从以下几个方面出发：镁合金液在模具中可以形成自上而下缓慢上升的温度梯度；

进行铸件脱模的时候，不会出现粘模现象。

镁合金液充型稳定性好，没有卷气情况。

低压铸造模具的热处理

低压铸造模具的热处理低压铸造是使液体金属在压力作用下充填型腔，以形成铸件的一种方法。由于所用的压力较低，所以叫做低压铸造。它的特点有：液体金属充型比较平稳；铸件成形性好，有利于形成轮廓清晰、表面光洁的毛培；铸件组织致密，机械性能高；提高了原材料的工艺收得率；因为机械化和自动化操作，劳动强度降低，生产效率大大提高。刘氏模具低压铸造的工艺工程：将金属、升液管和铸型装配好，盖好密封盖→向密封金属液的坩埚中，通入干燥的压缩空气（或惰性气体），使金属液在压力作用下，自下而上地通过升液管而进入铸型，并在压力下凝固→解除压力，使升液管和浇注系统中未凝固的金属液流回坩埚→打开铸型，取出铸件。那么，低压铸造模具能进行热处理吗？怎么进行热处理呢？答案是肯定的，低压铸造模具能进行热处理的，其目的是为了提高其物理性能。热处理是指材料在固态下，通过加热、保温和冷却的手段，以获得预期组织和性能的一种金属热加工工艺。金属热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其他加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。在热处理中，组织缺陷分为可以改善的缺陷或不能改善的缺陷。低压铸造模具的热处理是去应力退火，即人工时效，温度550～600℃，保温2～4h后炉冷，有时采用自然时效，指将铸件在露天放置几个月或几年；对于消除白口铸铁件可进行高温退火，温度900～950℃，保温2～5h后炉冷。低压铸造是一种特种铸造工艺，它是巴斯加原理在铸造生产中的应用。就低压铸造的工作压力而言，它是介于压力铸造和重力铸造之间的一种新的浇注工艺。在装有合金液的密封容器(坩埚)中，通入干燥的压缩空气(或者惰性气体)，作用在保持一定浇注温度的合金液面上，造成密封容器内与铸型型腔内的压力差，使合金在较低的充型压力(0.01～0.05MPa)作用下，沿着升液管内孔自下而上地经升液通道、铸型浇口、平稳地充入铸型中，待合金液充满型腔后，增大气压，使型腔里的合金液在较高的压力作用下结晶凝固，然后卸除密封容器内的压力，让升液管、浇道内尚未凝固的合金液依靠自身的重力回落到坩埚中，再打开铸型取出铸件。

镁合金压铸的基础识

铝镁合金轮胎模具低压铸造手册

目录一、前言二、铝镁合金轮胎模具低压铸造的安全方面三、铝镁合金轮胎模具低压铸造设备四、有色金属——铝镁合金五、现使用的制芯工艺六、铝镁合金的熔炼和轮胎模具的铸造七、工艺过程中问题分析及处理办法八、铸件的常见缺陷分析和处理九、废铝的回收利用

一、前言本手册的目的是阐述有关铝镁合金轮胎模具低压铸造以及造型的基础知识，对于不熟悉轮胎模具低压铸造的人员可以作为入门参考，对于有经验的低压铸造人士，可以提取其中有关的某些信息。低压铸造是一种很好的铸造方法，与重力浇注相比低压浇注成型具有充型平稳、充型能力提高、压力下结晶凝固，有效改善铸件的充型、凝固过程，消除了铸件的一些常规铸造缺陷。并且工艺、设备简单，能生产比较大的铸件。低压铸造工艺仍在快速发展中，现在设备制造商可以供应铝镁合金，铝合金，锌合金，铜合金全自动低压铸造机，有的设备制造商全部负责供应包括加热设备在内的整套低压铸造设备，包括一定范围内不同吨位的低压铸造机，能够和生产不同规格产品的模式相配合. 提高轮胎模具的质量水平，或者开发新的应用领域，需要熟知有关铝镁合金以及造型材料的性能，也要知道低压铸造工艺的限制和优势。为保证最终产品符合规格和设计出具有最佳铸造性能的模具，铸造产品生产者和模具设计者紧密合作是非常重要的。开发低压铸造件需要团队共同的努力，任何一个环节的不足都会造成最终的失败。铝镁合金和最基本的一般铝合金相似，但是必须清楚它们的重要差别，主要差别和金属熔炼的处理有关内容，绝对不可以忽视和低估这些差别。铝镁合金和一般铝合金具有不同的性能，要求在熔炼和低压铸造参数以及模具设计方面作出相应的调整，才能得到我们所欲达到的结果。

低压铸造原理及特点

第一节概述在二十世纪初期，国外开始研究并应用低压铸造工艺，同时期，英国https://www.360docs.net/doc/f316919996.html,ke登记了第一个低压铸造专利，主要用于巴氏合金的铸造。法国人制定了用于铝合金和铜合金的计划，并首先在铝合金铸造生产中得到推广使用。第二次世界大战爆发后，随着航空工业的发展，英国广泛地采用低压铸造生产技术要求较高的航空发动机的气缸等轻铝合金铸件，并采用金属性低压铸造，大量生产高硅铝合金铸件。北美的汽车工业和电机工业又广泛采用金属型低压铸造生产汽缸、电机转子等重要铸件。这样，低压铸造工艺迅速扩散到通用机械、纺织机械、仪表和商业产品的领域。我国从五十年代开始研究低压铸造，但发展一直比较缓慢。随着汽车工业的发展，和大量新技术的采用，在上世纪末和本世纪初，低压铸造在我国得到快速发展，国产低压铸造机的功能和性能，及使用的稳定性和可靠性已经接近或达到国际先进水平，被大量用于汽车轮毂、汽车缸盖等铸件的生产。第二节低压铸造原理及特点低压铸造是使液体金属在压力作用下充填型腔，以形成铸件的一种方法。由于所用的压力较低，所以叫做低压铸造。其工艺过程如下：在装有合金液的密封容器（如坩埚）中，通入干燥的压缩空气，作用在保持一定浇注温度的金属液面上，造成密封容器内与铸型型腔的压力差，使金属液在气体压力的作用下，沿升液管上升，通过浇口平稳地进入型腔，并适当增大压力并保持坩埚内液面上的气体压力，使型腔内的金属液在较高压力作用下结晶凝固。然后解除液面上的气体压力，使开液管中未凝固的金属液依靠自重流回坩埚中，再开型并取出铸件，至此，一个完整的低压浇铸工艺完成。低压铸造工艺过程演示如下：低压铸造过程动画演示

低压铸造独特的优点表现在以下几个方面： 1．低压铸造的浇注工艺参数可在工艺范围内任意设置调整，可保证液体金属充型平稳，减少或避免金属液在充型时的翻腾、冲击、飞溅现象，从而减少了氧化渣的形成，避免或减少铸件的缺陷，提高了铸件质量； 2．金属液在压力作用下充型，可以提高金属液的流动性，铸件成形性好，有利于形成轮廓清晰、表面光洁的铸件，对于大型薄壁铸件的成形更为有利； 3．铸件在压力作用下结晶凝固，并能得到充分地补缩，故铸件组织致密，机械性能高； 4．提高了金属液的工艺收得率，一般情况下不需要冒口，使金属液的收得率大大提高，收得率一般可达90％。 5．劳动条件好；生产效率高，易实现机械化和自动化，也是低压铸造的突出优点。 6．低压铸造对合金牌号的适用范围较宽，基本上可用于各种铸造合金。不仅用于铸造有色合金，而且可用于铸铁、铸钢。特别是对于易氧化的有色合金，更显示它的优越性能，即能有效地防止金属液在浇注过程中产生氧化夹渣。 7．低压铸造对铸型材料没有特殊要求，凡可作为铸型的各种材料，都可以用作低压铸造的铸型材料。与重力铸造和特种铸造应用的铸型基本相同，如砂型（粘土砂、水玻璃砂、树脂砂等）、壳型、金属型、石墨型、熔模精铸壳型、陶瓷型等都可应用。总之，低压铸造对铸型材料要求没有严格限制。第三节低压铸造工艺设计

镁合金材料工艺

镁合金发展针对陕北的跨越式发展目标，提出了建设府谷、神木镁产业基地，推进榆林能源基地资源深度转化，拉长产业链条，加大财政引导资金投入力度，组建省级镁业企业集团，集中力量开展技术攻关，重点发展六种镁合金，加强镁业人才建设镁锂合金材料是当今世界上最轻的金属结构材料，属于国际上列入高度保密的技术。今年年底，中国将在西安阎良国家航空高技术产业基地实现这种金属结构材料的规模化生产，用于航空、航天、能源等多个领域。据西安交通大学材料专家柴东朗教授介绍，镁锂合金材料具有低密度、高塑性等特点，是当今世界上最轻的金属结构材料，可部分替代目前应用于航空、航天领域的铝材及其他铝合金材料，具有广泛的应用前景。中国对镁锂合金材料研究已有一段时间，但是大多数处于实验室阶段，直到2010年西安交通大学与西安四方超轻材料有限公司合作在西安阎良国家航空高技术产业基地建成了中国第一条镁锂合金生产线。经过两年来的进一步研发，目前西安四方超轻材料有限公司已在镁锂合金的冶炼工艺、质量控制、表面处理、机械加工等方面取得了突破性成果，为产品的推广应用创造了良好条件。根据规划，到今年年底，西安四方超轻材料有限公司镁锂合金超轻材料项目将实现规模化生产，预计可年产100吨镁锂合金超轻材料。我国镁深加工能力很薄弱。虽然早在50年代后期镁压铸业就已经起步，先后有若干厂家生产林业用机械和工具、风动工具等镁合金压铸件。到了90年代初，在汽车工业、电子工业发展的带动下，国内的镁压铸业有了较大的发展。为3C等产品配套的镁合金压铸件厂主要云集在华南和江、浙地区，尤以珠江三角洲一带最为突出。这一地区受到香港、台湾两地资金的投入、技术的支撑、市场的开拓以及管理的介入等全方位的拉动，发展速度令人关注。积极稳妥地发展镁产业实现镁合金产业化是一项涉及面广、技术集成度高的大型系统工程。近10多年来，在世界范围内相继建立的一大批镁合金压铸工

铝合金车轮低压铸造工艺

铝合金车轮低压铸造工艺铝合金车轮制造技术是多种多样的，而铝车轮的铸造工艺，目前主要有两种：一种是金属型重力铸造，一种是低压铸造。我们主要是做汽车铝合金车轮，制造工艺采用的是低压铸造。我们教材面向的对象主要是我们公司的员工，所以对工艺技术的介绍是有针对性的，介绍的方法也是不一样的。 1 低压铸造原理低压铸造是将铸型放在一个密闭的炉子上面，型腔的下面用一个管(叫升液管)和炉膛里的金属液相通。如果在炉膛中金属液面上加入带压力的空气，金属液会从升液管中流入型腔。待金属液凝固以后，将炉膛中的压缩空气释放，未凝固的金属从升液管中流回到炉中。控制流入炉膛空气的压力、速度,就可以控制金属流入型腔中的速度和压力，并能让金属在压力下结晶凝固，压力一般不超过 1 ㎏/㎝2。这种工艺特点是铸件在压力下结晶，组织致密，机械性能好；低压另一个特点就是用一个升液管将铸型直接和炉膛连通，在压力的作用下，直接浇注铸型，不用冒口，浇口也很小。所以金属的利用率高。 2 低铸汽车铝合金轮的工艺特点汽车铝合金车轮的结构特征：汽车铝合金车轮有大有小，有正偏距，有负偏距，有二片式，有三片式，都是圆形铸件，轮缘是均匀壁厚，面积比较大，轮辐比较厚，轮辐和轮缘交接处热节都比较大。而铝轮毂的浇注系统只有一个小浇口，没有冒口。轮辐多半作为横浇道，但是轮辐的位置是由轮毂的结构所决定的，不是由铸造工艺的设计者来决定的。因此偏距小，或负偏距车轮，会让铸造工艺设计者很头痛。然而轮毂的正面为装饰面，一般要求较高，要求精加工、车亮面、抛光、电镀，而低压铸造正好可以把轮毂的正面放在下模，放在浇口的旁边，在压力下结晶，得到致密的组织。使得低压铸造轮毂正面加工以后，表面质量，表面光洁度都比较好。 3 汽车铝轮低压铸造工艺设计工艺设计之前，轮毂设计之初，需考虑与轮毂相关的几个基本内容。首先要正确的计算结构强度，这是影响到它生产出来以后安全使用的问题，另一个重要问题是否方便于铸造工艺，是否有利于机加，抛光和电镀，是否有利于减少废品降低成本，提高铸件整体质量，设计一款美观的车轮是不能不考虑它的铸造、加工工艺性的。 4 汽车铝轮低压铸造模具设计模具设计之前工艺方案是重大的原则问题，方案错了，整个模具设计将全功尽废，如果设计不当，不从铸造工艺角度上去考虑，会极大地影响铸造厂去生产出完美的致密的铸件来。所以在确定模具的设计方案之前，要请专家和现场工作者进行评审。根据产品结构的特点（要注意完全符合顺序凝固条件的产品结构是很少的）评审出一个能创造顺序凝固条件的模具设计方案。模具设计者要深黯与之相关的铸造设备和铸造工艺，设计者要多到现场去请现场的工作者指导。动手设计时要对以下方面进行考虑： a在轮毂的零件图上画出轮毂各部份的加工余量； b在上下模和型芯各个部位，需要考虑适当的拔模斜度； c为了考虑铸件的顺序凝固，对铸件壁厚要通过“补贴”调整圆角，减小热节等措施来尽量符合“壁厚梯度”原则，还要在铸件补缩的距离上给予适当的壁厚考虑，在必要的地方要考虑风冷或水冷，总之整个模具从轮缘到浇口要创造一个顺序凝固的温度场。 d铸型的排气，特别在大平面或死角部分； e在铸件的凸台部份考虑是否用铜块，增加冷却速度；

铝合金车轮低压铸造工艺讲解

铝合金车轮低压铸造工艺目录铝合金车轮低压铸造工艺 1 低压铸造工艺 1.1 低压铸造原理 1.2 低铸汽车铝合金轮的工艺特点 1.3 汽车铝轮低压铸造工艺设计 1.4 汽车铝轮低压铸造模具设计 1.5 铝轮低压铸造工艺过程 1. 模具检查 2. 模具喷砂 3. 模具的准备 4. 模具涂料 5. 涂料性能和配比 6. 涂料的选择 7. 模具的预热和喷涂 1.6 开机前的准备工作 1. 保温炉的准备 2. 陶瓷升液管的准备 3. 设备和工艺工装的准备

1.7 铝车轮低压铸造液面加压规范 1. 加压规范的几种类型 2. 铝车轮低压铸造加压规范的设定 3. 设计铝轮低铸加压曲线的步骤 4. 铝轮低铸工艺曲线实例 1.8 铸件缺陷分析，原因及解决办法 1. 疏松（缩松）的形成与防止 2. 缩孔的形成与防止 3. 气孔的形成与防止 4. 针孔的形成与防止 5. 轮毂的变形原因及防止 6. 漏气的产生原因及防止 7. 冷隔（冷接，对接），欠铸（浇不足，轮廓不清）的形成与防止 8. 凹（缩凹，缩陷）的形成与防止铝合金车轮低压铸造工艺铝合金车轮制造技术是多种多样的，而铝车轮的铸造工艺，目前主要有两种：一种是金属型重力铸造，一种是低压铸造。我们主要是做汽车铝合金车轮，制造工艺采用的是低压铸造。我们教材面向的对象主要是我们公司的员工，所以对工艺技术的介绍是有针对性的，介绍的方法也是不一样的。 1 低压铸造工艺 1.1 低压铸造原理低压铸造是将铸型放在一个密闭的炉子上面，型腔的下面用一个管(叫升液管)和炉膛里的金属液相通。如果在炉膛中金属液面上加入带压力的空气，金属液会从升液管中

铝合金铸件的铸造工艺分析

铝合金铸件的铸造工艺分析摘要：随着我国汽车工业的迅猛发展，一方面对汽车用压铸件的需求量日益提升；另一方面为了应对环境污染以及资源紧张的发展现状，对汽车用压铸件的质量要求及应用范围提出了更高的要求。本文从高压铸造的角度探讨铝合金铸件几种关键的高圧鋳造工艺。关键词：铝合金铸件；铸造工艺压力铸造是近代金属加工工艺中发展较快的一种少无切削的特种铸造方法，具有生产效率高、经济指标优良、铸件尺寸精度高和互换性好等特点，在制造业，尤其是规模化产业得到了广泛应用和迅速发展。压力铸造是铝、镁和锌等轻金属的主要成形方法，适用于生产大型复杂薄壁壳体零件。压铸件已成为汽车、运动器材、电子和航空航天等领域产品的重要组成部分，其中汽车行业是压铸技术应用的主要领域，占到70%以上。随着汽车、摩托车、内燃机、电子通信、仪器仪表、家用电器、五金等行业的快速发展，压铸件的功能和应用领域不断扩大，从而促进了压铸技术不断发展，压铸件品质不断提高。本文针对铝合金高压压铸技术进行分析探讨。 1高性能压铸合金技术对于新型高强韧压铸铝合金的开发，主要包括两个方面:一是针对现有传统压铸铝合金的合金成分或添加合金元素进行优化设计;二是开发新型压铸铝合金系。而新型压铸铝合金一般要求其满足以下几点:①适用于壁厚为2-v4 mm复杂结构压铸件的生产;②铸态下的抗拉强度和屈服强度分别可以达到300 MPa和150 MPa，且具有15%的伸长率;③具有良好的耐腐蚀性能;④可以通过工业上对变形铝合金常用的高温喷漆过程对合金进行一定的强化;⑤可进行热处理强化处理;⑥ 可回收利用且环境友好。当前常用的高强韧压铸铝合金有Silafont-36, Magsimal-59, Aural-2及ADC-3等牌号，均为国外开发，其共同特点是Fe含量均比普通压铸铝合金更低;另外其他杂质元素如Zn,Ti等均进行了严格控制。对于新型压铸镁合金的开发，主要包含三个方面:超轻高强度压铸镁合金;抗高温蠕变压铸镁合金;耐蚀压铸镁合金。超轻高强度压铸镁合金的研究主要集中在 Mg-Li系合金，Li元素可提高合金的韧性，而强度则下降，通过添加第三元素，经热处理后，合金的强度得到大幅度提高。抗高温蠕变压铸镁合金的研究主要集中在添加合金元素，其有三方面作用:一是细晶强化，合金元素的添加有利于形成高熔点形核质点达到异质形核细化晶粒的效果;二是析出相强化并钉扎晶界，组织晶界滑移;三是固溶强化，Y等元素固液界面前沿形成强的溶质过冷层，抑制了初生相生长而细化晶粒。而耐蚀压铸镁合金的研究同样集中在添加合金元素上，同时还应与提高力学性能和抗高温蠕变性能相结合，以开发耐腐蚀热稳定优良的压铸镁合金系列为目的，加强对压铸镁合金添加合金元素的研究;开展压铸镁合金后期处理的研究，例如对镁合金表面进行涂层、强化处理，阻止氧化反应和介质腐蚀。目前国内对这部分压铸合金的规模化回收处理通常是采用直接加入火焰炉或感应炉内重熔的方式，此种回收处理工艺所带来的主要问题是金属烧损大、重熔能耗高、环境污染较重、人工劳动强度大、作业条件恶劣等。 2高真空压铸技术当前，真空压铸以抽除型腔内气体的形式为主流，将真空阀装在模具上，其最大的优点在于模具的设计和结构基本上与常规压铸相同，在分型面、推杆配合

镁合金的分类及特点

镁合金的分类及特点 1.2.1镁合金的分类镁合金是以金属镁为基体，通过添加一些其它的元素而形成的合金，镁合金中添加的合金元素主要有Al、Zn、Mn、Si、Zr、Ca、Li以及部分稀土族元素等[10]，一般说来镁合金的分类依据有以下三种：合金化学成分、成形工艺和是否含锆。镁合金按合金化组元数目可分为二元、三元和多元合金体系。常见的镁合金体系一般都含有不止一种合金元素。但在实际中，为了分析方便，简化和突出合金中主合金元素的作用，可以把镁合金分为Mg-Mn、Mg-Al、Mg-RE、Mg-Th、Mg-Li 和Mg-Ag 等合金系列[11]。按合金中是否含锆，镁合金可划分为含锆和不含锆两大类。最常见的含锆镁合金系列为：Mg-Zn-Zr、Mg-RE-Zr、Mg-Th-Zr、Mg-Ag-Zr 系列。不含锆镁合金有：Mg-Zn、Mg-Mn和Mg-Al系列。目前应用最多的是不含锆压铸镁合金Mg-Al 系列。含锆和不含锆镁合金中均既包含着变形镁合金，又包含着铸造镁合金。锆在镁合金中的主要作用就是细化镁合金晶粒。含锆镁合金具有优良的室温性能和高温性能。遗憾的是Zr不能用于所有的工业合金中，对于Mg-Al 和Mg-Mn 合金，由于冶炼时Zr与Al及Mn形成稳定的化合物，并沉入坩埚底部，无法起到细化晶粒的作用[12]。按成形工艺镁合金可分为两大类，即变形镁合金和铸造镁合金。变形镁合金是指可用挤压、轧制、锻造和冲压等塑性成形方法加工的镁合金。铸造镁合金是指适合采用铸造的方式进行制备和生产出铸件直接使用的镁合金[11]。变形镁合金和铸造镁合金在成分、组织和性能上存在着很大的差异。目前，铸造镁合金比变形镁合金的应用要广泛，但与铸造工艺相比，镁合金热变形后合金的组织得到细化，铸造缺陷消除，产品的综合机械性能大大提高，比铸造镁合金材料具有更高的强度、更好的延展性及更多样化的力学性能[13]。因此，变形镁合金具有更大的应用前景。 1.2.2 主合金元素的作用根据镁合金的强化效果，其合金的元素可以分为三类[14,15]： 1)既提高强度又提高韧性的合金元素，按作用效果顺序为：强度标准：Al、Cn、Ag、Ce、Ga、Ni、Cu、Th；韧性标准：Th、Ga、Zn、Ag、Ce、Ca、Al、Ni、Cu； 2)强化能力较低，提高韧性的元素：Cd，Ti和Li； 3)强化效果较好，但使韧性降低的元素：Sn、Pb、Bi和Sb。 1.3 Mg-Zn-RE系合金的研究现状 1.3.1 Mg-Zn系合金纯粹的Mg-Zn二元合金在实际中几乎没有得到应用，因为该合金的铸造性差，合金组织粗大，容易出现偏析和热裂等铸造缺陷，对显微疏松非常敏感。但Mg-Zn合金有一个最为明显的优点，就是可以通过时效处理来提高合金的强度。所以该合金的进一步的发展就是寻找新的合金添加元素，达到细化晶粒，使组织均匀化，减少合金显微疏松[1,16,17]。在Mg-Zn 合金中加入Cu元素，会使合金的韧性和时效硬化明显增加，这是因为Cu元素能提高Mg-Zn 合金的共晶温度，因而可在较高的温度固溶，使更多的Zn、Cu溶于合金中，增加了合金随后的时效强化效果[16]。Mg-Zn合金中引入Cu元素的缺点是导致合金的耐蚀性降低;Zr是对Mg-Zn系合金最为有效的晶粒细化元素，在Mg-Zn合金中加入Zr元素会使粗大的晶粒得到细化。这类合金均属于时效强化合金，一般都在固溶+时效或者直接时效的状态下使用，具有较高的抗拉强度和屈服强度[18]。然而，这类合金的不足之处是对显微疏松比较敏感，焊

镁合金锻造工艺特点

镁合金锻造工艺特点 1．坯料准备镁合金锻造用原材料主要有铸锭和挤压棒材，大多数情况下都采用挤压棒材，仅在锻造大型模锻件时，才采用铸锭作为原材料。为提高可锻性，铸锭锻前应进行均匀化退火，以改善其塑性。镁合金挤压棒材的特点是塑性好，但其机械性能的异向性较铝合金挤压棒材严重，这是由于在挤压过程中，除形成纤维组织外，密排六方晶格脆的基面逐步转向与挤压方向重合而造成的。为了获得机械性能均匀的锻件，挤压棒材应尽可能减少机械性能异向性，为此铸锭于挤压前应进行均匀化退火，并要增大挤压时的变形程度。镁合金下料可在圆盘锯或车床上进行，而不采用剪床下料，以防在切口处形成裂纹。除MB2，MB15外，一般不推荐在热态下剁切。铸锭在锻前应进行表面机械加工，对坯料或棒料也应检查并消除表面缺陷，以防在锻造中发生开裂。MB15挤压棒材常常带有粗晶环，锻前应进行扒皮。由于镁屑易燃，下料速度应缓慢。切削时不用润滑剂和冷却液，以防镁屑燃烧和毛坯受到腐蚀。切屑要单独存放，工作场地要清洁，以防烟火和爆炸。 2．锻前加热镁合金的加热方法与铝合金的基本相同。镁合金有良好的导热性，任何尺寸的毛坯或铸锭均可不经预热而直接放入炉膛内加热。但镁合金中的原子扩散速度慢，强化相的溶解需要较长时间，故实际采用的加热时间还是较长的。加热时间可按每毫米坯料直径（或厚度）1.5～2min计算。镁合金属于低塑性合金，其锻造温度范围比铝合金窄。镁合金的锻造温度范围和加热规范如表25所示。表25 镁合金的锻造温度范围和加热规范镁合金的加热温度和保温时间，不仅影响合金的工艺塑性，而且还影响锻件锻后的组织和机械性能，这是因为镁合金没有相变重结晶，多数镁合金是不能通过热处理强化的。如果加热温度过高、保温时间过长或加热次数过多，则再结晶愈充分且晶粒尺寸增大，使镁合金的抗拉强度和屈服强度降低，即产生软化现象（图39）。这种晶粒长大及软化现象，不能靠随后的热处理来补救，所以必须严格控制锻造工艺。镁合金在不同温度下允许的最长保温时间见表26。加热时间与装炉量有关。电炉的正常装炉量应保证毛坯都放在炉膛有效区内，毛坯之间有一定间隙，而且不重叠。箱式电阻炉常增设框架来增加装炉量。几种箱式电炉的装炉量见表27。大多数情况下，镁合金铸件的力学性能取决于锻造中的应变硬化，故应特别重视每火加热所产生的软化和变形强化的综合效果。尤其最终锻造工序的加热温度应取下限，才能保证锻件性能。但若温度过低，将形成裂纹。图39 MB15合金的软化曲线（保温8h）表26 镁合金在不同温度下允许的最长保温时间表27 铝、镁、铜合金锻压加热电炉装炉量① 注：①表中的装炉量为电炉内增设双层框架的装炉量；如单层无框架，装炉量减半。

铝合金轮毂热处理相关知识

铝合金轮毂热处理相关知识 1、铝合金轮毂热处理过程及重要性热处理就是以一定的加热速度，升到某一温度下保温一定时间并以一定的速度冷却，得到某种合金组织和性能要求的一种加工方法。其主要目的是：提高力学性能，增强耐腐性能，改善加工性能，获得尺寸的稳定性。铸造铝合金轮毂选用的材料是A356铝合金（美国牌号），对应的国内合金牌号为ZL101，属铝-硅系铸造合金，通常采用T6热处理工艺，含义如下表：表1 热处理状态代号、名称及特点铝合金轮毂的热处理强化的主要方法是固溶淬火加人工时效。在Al-Si-Mg 合金中，固溶处理的实质在于：将合金加热到尽可能高的温度，并在该温度下保持足够长的时间，使强化相Mg2Si充分溶入α-Al固溶体，随后快速冷却，使高温时的固溶体呈过饱和状态保留到室温。温度愈高，愈接近固相线温度，则固溶处理的效果愈好。固溶处理也会改变共晶Si的形态，随着固溶保持时间的延长，Si相有一个缓慢球化和不断粗化的过程，这种过程随固溶温度的提高而增强。一般铝合金轮毂的固溶温度选择在535--545℃之间，时间为6小时。固溶温度对Si 相形态的影响要比保温时间的影响大得多，通过参照相关理论和试验发现，550℃保温100分钟后的Si相形态等同于540℃保温300分钟后的形态，目前中信戴卡公司热处理工序步进式连续炉，除特殊产品有明确要求外，均采用固溶550℃保温140分钟左右的热处理工艺。当然，选择的是较高的固溶温度，对设备稳定性

的要求也很高，炉膛内各部温度要均匀，否则局部温度过高，会导致部分产品过热、过烧。铝合金轮毂淬火时的水温一般选择在60--80℃之间，而且水的状态对机械性能也有一定影响，这是因为轮毂淬火时水温升高，工件表面局部水气化的可能性增大，一旦气囊形成，冷速就明显降低，这会使机械性能降低，因而在工件淬火的情况下，必须要开启水循环装置（搅拌器、循环泵等），使水箱内的水处于流动状态，水温均匀，工件表面没有形成气囊的机会，保持一定的冷却速度，确保淬火效果。控制淬火的转移时间对Mg2Si强化相的分布很重要，转移时间长会使强化元素扩散析出而降低合金的力学性能，所以转移时间越短越好，这也是生产实际中为什么要求转移时间控制在20s之内的原因。淬火后人工时效温度的选择，对轮毂机械性能的影响非常明显，较高的时效温度下，屈服强度σ0.2随时效时间的增加而提高，延伸率δ则会降低，硬度升高。相反较低的时效温度和较短时效的时间，屈服强度σ0.2会偏低，而延伸率δ升高，硬度降低。目前时效温度通常选择130--160℃之间，时间为150分钟左右。根据热处理工序特点及质量特性，热处理工序被定为T特性工序。铝合金轮毂热处理的重要性在于，产品能否满足安全使用要求。其质量特性不能用肉眼直观的进行判别，各项性能指标需要借助专门的检验仪器和设备，对轮毂进行各类检测而获得，由于受到检测频率和检测部位的限制，对于每一炉产品，甚至对每一个产品，检测都只是个别的、局部的，无论如何都不能达到对热处理质量100%的检测，检验也不能完全反映整批产品或整个产品的热处理质量；而且由于热处理过程特点是连续生产，批量投入，一旦出现热处理质量问题，对整个工序的影响面很大；另外热处理的产品是经过了熔炼、铸造、X光等工序的轮毂半成品，如果出现热处理质量问题，其损失也是不言而喻的；更主要的是轮毂热处理缺陷的漏检，很容易引发严重的质量事故，给企业带来无法估量的损失。 2、影响铝合金轮毂热处理性能的因素首先是热处理工序对性能的影响（工艺参数是前提，工艺执行是过程）；其次是化学成分的影响（合金元素的含量控制，尤其是有害元素Fe的控制）；第三是熔炼过程中铝液的净化（除渣、除气）、晶粒细化（常用细化剂AL-TI-B）、变质效果（常用变质剂Sr）；第四是铸造过程中的产生的疏松、夹杂、气孔、

铝合金轮毂基础知识

铝合金轮毂基础知识一、轮毂的概念及工作状况 ●轮毂的概念：轮毂又叫轮圈，在行业外也有一些不同的叫法：车轮、轮辋等。它作为整车行驶部分的主要承载件，是左右整车性能最重要的安全部件，在OE主机厂被定为A级安全件。 ●轮毂的受力状况：轮毂通常会受到两个力的作用：一是要承受静态时车辆本身垂直方向的自重载荷；二是要经受车辆行驶中来自各个方向因起动、制动、转弯、石块冲击、路面凹凸不平等各种动态载荷所产生的不规则应力。轮毂的静态应力分布轮毂被安装到车上后，车轮便承受着整车垂直方向的自重力。其中轮辋部分是通过轮胎的充气压力传递而来的，轮辐部分的力是通过轮辋传递来的车辆自重力，这些力都属于静态应力。二、轮毂的工艺介绍及材质优缺点 ●轮毂的材质分类及应用车型：轮毂通常使用的材料有钢材和铝合金材料两大类，即钢圈和铝轮。钢圈多应用于卡车、货车和大客车等；铝轮已普通应用于轿车、SUV/MPV等(不过有的汽车厂为降低成本给轿车配的备胎还有使用钢圈)。 ●“钢圈”的工艺介绍及材质优缺点：生产工艺：是用合金钢板材通过轧辊和冲压制成轮辋、轮辐(或钢丝)的坯料，再经铆接、点焊、二氧化碳电弧焊、挤压等工序装配组合而成。材质优缺点：优点：制造工艺简单，生产成本低、价格便宜，抗金属疲劳能力强不易变形等。缺点：外形不美观造型单一，重量大耗油，惯性阻力大，散热性较差，易生锈等。 ●“铝轮”的工艺介绍及材质优缺点：生产工艺：是将铝合金锭熔化成铝液后进行精炼变质、除气扒渣处理形成较纯净的铝液，铝液再进行铸造浇铸(重力或低压)成白毛坯之后去除浇口、帽口再进行热处理（固熔→淬火→时效），再通过数控车床和加工中心做机械加工形成半成品，再进行粗打磨、前处理清洗、吹水烘干、喷粉+烘烤固化形成粉坯，再进行精打磨、喷色漆、喷透明漆(或透明粉)+烘烤固化后形成最终成品。 ●“铝轮”的工艺介绍及材质优缺点：材质优缺点：优点：外观美观造型丰富，重量轻省油，惯性阻力小增加改动机寿命，散热性较好提高轮胎寿命，制造精度高平衡性佳/舒适度好等，漆层附着不易生锈。缺点：制造工艺复杂，生产成本高，价格较贵，材质较脆抗金属疲劳能力一般容易变形开裂(受严重撞击时易断裂)等。三、铝合金轮毂的材料介绍 ●铝合金轮毂所应用的材料型号：轮毂在铸造铝合金方面，目前行业里广泛使用的材料是A356.2铝合金(是属于美国ASTM标准里的

镁合金制件的铸造成形

镁合金制件的铸造成形镁合金制件铸造成形可采用重力浇注、低压铸造和压铸。近年来又出现触变注射成型新技术。其中以压铸的工艺及设备最为成熟，目前国内外的镁合金制件绝大多数用压铸法生产。 1) 镁合金制件的压铸成型：由于镁合金溶液易氧化以致燃烧，铸造时热裂倾向比铝合金大，因此镁合金在熔化、浇注及压铸液的温度控制等方面都比铝合金压铸要复杂。压铸机分热室压铸机与冷室压铸机，热室压铸机的生产效率高，约为同容量冷室压铸机的2倍，但其锁型力一般在7840kn以下，通常用于质量不大(一般在2kg以下)的薄壁铸件，例如美国White Metal Casting公司生产的外形尺寸为61 0x61 0nm的镁合金计算机外壳，英国Kirt Precision公司生产的2.5kg重的自行车架都是用热室压铸机生产的。冷室压铸机应用更广，美国Prince公司于1 990年生产出一台锁型力达13.72MN的世界最先进的大型镁合金冷室压铸机，该件集熔化、压铸于一体，并采用了取件机器人。冷室压铸机适于生产壁厚较厚质量较重的制件，例如奥迪汽车公司的尺寸为1440x3.5mm，重量为4.2kg的汽车仪表板，是在装有自动浇铸机构，锁型力为24.50MN的冷室压铸机上生产的。美国通用汽车公司的尺寸为1470x300x2mm的直角承梁，重1.8Kg用M60B镁合金在锁型力为21.56MN的冷室压铸机上压铸而成。此外，如汽车座椅、框架、汽车轮毂等产品均是用冷室压铸机生产的。据报道，在1992年，美、日用于生产镁合金铸件的冷、热室压铸机就超过了160台。我国台湾省近年来镁合金压铸事业发展也很快，到2001年厂商数已有40余家，拥有冷、热室压铸机超过220台，年产8600吨镁合金制品。据报道，目前我国大陆的镁合金压铸件生产企业只有8家，在建的8家[7]，远远落后于国内、外的发展需求。 2) 镁合金压铸技术的发展趋势镁合金压铸与其它金属的压铸一样，在压铸过程中镁合金液以高速的紊流成弥散状态充填压铸型腔，使腔内气体无法排除，形成高压微孔或溶在合金内。这些气孔在高温下会折出或膨胀导致铸件变形或者面鼓包。因此用传统的压铸方法生产的镁合金压铸件与其它合金压铸件一样，不能进行热处理强化，也不能在较高的温度下使用。为了消除此缺陷，提高压铸件的质量，扩大压铸件技术的使用范围，近年来研究开发了一些新的压铸技术，如真空压铸，半固态触变压铸技术等。真空压铸是在压铸过程中抽出型腔内的气体，以减少或消除在压铸件内的气孔和溶解气体，提高压铸件的力学性能和表面质量。真空压铸镁合金件的最小壁厚为1．5-2．0mm，真空度小于或等于80kPa，冲头速度最大达10m／s，铸件强度可提高10％以上，韧性提高20-50％，目前已成功地用真空压铸法生产出镁合金汽车轮毂和方向盘等一批主要汽车零件。

镁合金的优缺点与应用

镁合金的优缺点及应用镁合金是以镁为原料的高性能轻型结构材料，比重与塑料相近，刚度、强度不亚于铝，具有较强的抗震、防电磁、导热、导电等优异性能，并且可以全回收无污染。镁合金质量轻，其密度只有1.7 kg/m3，是铝的2/3，钢的1/4，强度高于铝合金和钢，比刚度接近铝合金和钢，能够承受一定的负荷，具有良好的铸造性和尺寸稳定性，容易加工，废品率低，具有良好的阻尼系数，减振量大于铝合金和铸铁，非常适合用于汽车的生产中，同时在航空航天、便携电脑、手机、电器、运动器材等领域有着广泛的应用空间。、镁合金的优点 1、镁合金密度小但强度高、刚性好。在现有工程用金属中，镁的密度最小，是钢的1/5，锌的1/4，铝的2/3。普通铸造镁合金和铸造铝合金的刚度相同，因而其比强度明显高于铝合金。镁合金的刚度随厚度的增加而成立方比增加，故而镁合金制造刚性好的性能对整体构件的设计十分有利。 2、镁合金的韧性好、减震性强。镁合金在受外力作用时，易产生较大的变形。但当受冲击载荷时，吸收的能量是铝的1.5倍，因此, 很适合应于受冲击的零件一车轮；镁合金有很高的阻尼容量，是避免由于振动、噪音而引起工人疲劳等场合的理想材料。 3、镁合金的热容量低、凝固速度快、压铸性能好。镁合金是良好

的压铸材料，它具有很好的流动性和快速凝固率，能生产表面精细、棱角清晰的零件，并能防止过量收缩以保证尺寸公差。由于镁合金热容量低，与生产同样的铝合金铸件相比，其生产效率高40% ~ 50% ,且铸件尺寸稳定，精度高，表面光洁度好。 4、镁合金具有优良的切削加工性。镁合金是所有常用金属中较容易加工的材料。加工时可采用较高的切削速度和廉价的切削刀具工具消耗低。而且不需要磨削和抛光，用切削液就可以得到十分光洁的表面。 5、资源丰富。中国是镁资源大国，菱镁矿、白云石矿和盐湖镁资源等优质炼镁原料在中国的储量十分丰富，为中国的原镁工业及下游”产业的蓬勃发展和不断进步提供了物质保证。进入20世纪90 年代以来，随着改革开放和市场经济的不断深入发展，中国镁工业也有了突飞猛进的发展。2000年全国镁产量约为200 kt ,几乎占世界镁产量的40%,位居全球第一。2005年，原镁产量达到354 kt, 原镁产能接近600 kt ,比2004年净增100kt,同比增长32.1%,占全球镁产量的2/3 ,成为中国继铝、铜、铅、锌之后的第五大有色金属。二、镁合金的缺点 1、易燃性。镁元素与氧元素具有极大的亲和力，其在高温下甚至还处于固态的情况下，就很容易与空气中的氧气发生反应，放出大量热，且生成的氧化镁导热性能不好，热量不能及时发散，继而促进了氧化反应的进一步进行，形成了恶性循环，而且氧化镁疏松多孔，不能有效阻隔空气中氧的侵入。

铸造工艺总汇-低压铸造

4．真空灌浆为提高浆料的充填能力，应在真空条件下灌浆。 5．熔模脱除和石膏型烘干 6. 石膏型焙烧石膏型焙烧的主要目的是去除残留于石膏型中的模料、结晶水以及其它发气物，同时完成石膏型中一些组成物的相变过程，使其体积稳定。常见的焙烧工艺见图3。焙烧炉可用天然气炉、电阻炉。图3 石膏型焙烧工艺 7．合金熔炼及浇注 (1) 合金熔炼石膏型精密铸造以铝合金为主，一般适用于砂型铸造的铝合金亦能用于石膏型精铸，其中以铝硅类合金用得最多。为获得优质的铝铸件，一定要采用最有效的精炼除气工艺和变质处理方法。 (2) 浇注工艺参数金属液的浇注温度和石膏型温度两者应合理配合，以取得优良铸件质量，石膏型温度可控制在150～300℃之间，铝合金浇注温度一般可低于其它铸造方法，控制在700℃左右，对大型薄壁铸件浇注温度可适当提高。 8.铸件清整对大型复杂薄壁铝精铸件必须进行大量细致的清理、修补和校正等工作。 8.低压铸造 8.1概述低压铸造是便液体金属在压力作用下充填型腔，以形成铸件的一种方法。由于所用的压力较低，所以叫做低压铸造。其工艺过程（见图1）是：在密封的坩埚（或密封罐）中，通入干燥的压缩空气，金属液2在气体压力的作用下，沿升液管4上升，通过浇口5平稳地进入型腔8，并保持坩埚内液面上的气体压力，一直到铸件完全凝固为止。然后解除液面上的气体压力，使开液管中未凝固的金属液流坩埚，再由气缸12开型并推出铸件。

图1 低压铸造的工艺示意图 1一保温炉2一液体金属3一坩埚4一升液管5一浇口6一密封盖7一下型8一型腔9一上型10一顶杆11一项杆板12一气缸13一石棉密封垫低压铸造独特的优点表现在以下几个方面： 1．液体金属充型比较平稳； 2．铸件成形性好，有利于形成轮廓清晰、表面光洁的铸件，对于大型薄壁铸件的成形更为有利； 3．铸件组织致密，机械性能高； 4．提高了金属液的工艺收得率，一般情况下不需要冒口，使金属液的收得率大大提高，收得率一般可达90％。此外，劳动条件好；设备简单，易实现机械化和自动化，也是低压铸造的突出优点。 8.2低压铸造工艺设计低压铸造所用的铸型，有金属型和非金属型两类。金属型多用于大批、大量生产的有色金属铸件，非金属铸型多用于单件小批量生产，如砂型，石墨型，陶瓷型和熔模型壳等都可用于低压铸造，而生产中采用较多的还是砂型。但低压铸造用砂型的造型材料的透气性和强度应比重力浇注时高，型腔中的气体，全靠排气道和砂粒孔隙排出。为充分利用低压铸造时液体金属在压力作用下自下而上地补缩铸件，在进行工艺设计时，应考虑使铸件远离浇口的部位先凝固，让浇口最后凝固，使铸件在凝固过程中通过浇口得到补缩，实现顺序凝固。常采用下述措施： 1．浇口设在铸件的厚壁部位，而使薄壁部位远离浇口； 2．用加工裕量调整铸件壁厚，以调节铸件的方向性凝固； 3．改变铸件的冷却条件。

铝合金轮毂铸造裂纹缺陷及预防

铝合金轮毂铸造裂纹缺陷及预防裂纹，铝合金轮毂铸造常见缺陷之一；它是产品失效的直接原因。现场对裂纹的认知缺少，难以采取有效解决办法，本文主要介绍毛坯中主要裂纹缺陷。低压铸造铝合金轮毂常见裂纹缺陷，按缺陷位置分可分为：内轮缘裂纹、外轮缘裂纹、冒口裂纹、胎圈座裂纹、轮辐夹角裂纹、螺栓孔裂纹等。按裂纹冷热性质分可分为：热裂纹、冷裂纹，其中内外轮缘裂纹一般属于冷裂纹，它主要出现在成品车轮，由疲劳源产生裂纹。以下将按照部位一一解释、在解释毛坯裂纹之前，需先解释热裂与冷裂的定义及区别。热裂的形成温度是在合金形成金属骨架，线收缩开始温度到固相线温度区内，这一温度区间称为“有效结晶温度区间”。目前，关于热裂的形成机理主要有两种解释：强度理论和液膜理论。强度理论认为：合金存在热脆区以及热脆区内合金的断裂应变低是产生热裂的重要原因，铸件内变形集中是热裂形成的必要条件；因此，合金凝固过程中，收缩受到外界阻碍时，如果产生的外应力超过合金的强度，则会有裂纹产生。液膜理论认为：热裂的形成是由于铸件在凝固末期晶间存在液膜和铸件在凝固过程中受到拉应力共同作用的结果；如果铸件收缩受到阻碍，拉应力和变形主要集中在液膜上，使液膜被拉长，当应力足够大时，液膜开裂形成晶间裂纹。目前比较主流的原因是：液膜的存在是形成热裂的主要原因，铸件收缩受阻是形成热裂的必要条件；主要集中作用于晶间液膜上，使液膜开裂。冷裂是由于模具温度低，外表面将凝固成一个薄的固态壳层。内部未凝固的金属液受压力直接作用于刚凝固的外表壳层上，使其受拉应力，而这个外表固态壳层是凝固时间不长、内部又受到高温液体加热的高温层，其边缘温度处在液固两相的临界温度上，根据液膜理论，从而使其形成裂纹源，在冷却过程中，受拉应力作用，不断生长，最终将成为裂纹内外轮缘裂纹，严格来讲不属于铸造裂纹范畴；在铸造过程中内外轮缘作为产品延伸率最佳区域，极少出现铸造裂纹。经常出现在汽车行驶几万公里后，主要成形原因为疲劳或外力作用开裂。冒口裂纹，典型的热裂；一般由于冒口凝固不足，强度较低或冒口造型不佳造成起拔模力大产生拉裂。典型状况为冒口内裂、冒口表层横向开裂、冒口内纵

镁合金研究现状及发展趋势

镁合金研究现状及发展趋势摘要：镁合金作为21世纪的绿色环保工程材料之一，近年来已成为学术界的一个研究热点。本文主要综述了镁合金的研究进展和应用，介绍了耐热、耐蚀、阻燃和高强高韧等高性能镁合金材料的最新发展。还介绍了镁合金成型技术的研究成果，最后展望了高性能镁合金的发展前景。关键词：镁合金；高强高韧；成型技术；应用 1.引言镁（Mg）是地球上储量最为丰富的元素之一，在陆地、湖泊和海洋中都广为分布，例如，其在地壳表层金属矿资源中的含量达2.3%，仅次于占8.1%的铝和5%的铁，居第三位；海水中的镁含量达到2.1×1015吨，可以认为是取之不尽、用之不竭的元素[1]。此外，我国的白云石矿储量、菱镁矿以及原镁的产量位列世界镁资源储量首位[2]。同时，随着当前钢铁行业中铁矿石等资源的日趋紧张，开发和利用镁作为替代材料是必然的趋势。被誉为“二十一世纪绿色金属结构工程材料”的镁合金是目前所知金属结构材料中最轻的，与其他同类材料相比，它具有密度小，比强度、比刚度较高，可以回收再利用且机加工性能优异，阻尼减震性好，电磁屏蔽效果佳等一系列优点，因此在交通运输（如汽车、摩托车、自行车等工业）、航空航天、武器装备、计算机通讯和消费电子产品等领域具有广阔的应用前景[3]，但其使用量与铝合金和塑料相比还相当少[4]。目前，从全球镁合金研发状况看，发展方向如图1所示[5]，我国在镁合金材料的应用研究与产业化方面也己取得重大进展，形成了从高品质镁材料生产到镁合金产品制造的完整产业链，为我国实现由镁资源大国向镁应用强国的跨越奠定了坚实的基础。

图1 镁合金的研发方向[5] Fig. 1 Directions of Mg alloy development 2.镁合金的特点及分类通过在纯镁中添加其他化学元素，可显著改善镁的物理、化学和力学性能。但镁合金同时存在着显著的缺点，下面对镁合金的优缺点进行简要的阐述。 2.1镁合金的优点[6 ~ 8] 1）密度小、质量轻。镁合金是目前工业应用中最轻的金属结构材料，根据合金成分的不同，其密度通常在1.75-2.10g/cm3范围内，约为铝的2/3，钢的1/4。 2）比强度、比刚度高。镁合金的比强度高于铝合金和钢铁，但略低于比强度最高的纤维增强塑料。其比刚度与铝合金和钢铁相当，但却远高于纤维增强塑料。镁合金材料与其他相关材料的物理性能和力学性能分析比较如表1所示。表1 镁合金和相关材料的物理和力学性能比较 Tab. 1 The comparison of physical and mechanical properties between magnesium alloy and other materials [9] 材料抗拉强度/Mpa 屈服强度/Mpa 延伸率/% 弹性模量/Gpa 比强度镁合金AZ31 251 154 13.8 45 141 镁合金AZ91 275 145 13.8 45 151 镁合金AM60 240 140 15 45 134 铝合金380 315 160 3 71 106 碳钢517 140 22 200 80 塑料ABS 35 - 40 2.1 41 塑料PC 104 - 3 6.7 102 3）吸震阻尼性能好。镁合金与铝合金、钢、铁相比具有较低的弹性模量，在同样受力条件下，可消耗更大的变形功，具有降噪、减振功能，可承受较大的冲击震动负荷。镁合金具有极好的滞弹吸震能力，其抗冲击性是铝合金的10倍，塑料的20倍。 4）良好的铸造性能。镁与铁的反应低，熔炼时可用铁坩埚，熔融镁对坩埚的侵蚀小，压铸时对压铸模的侵蚀小，与铝合金压铸相比，压铸模使用寿命可提高2-3倍，通常可维持20万次以上。镁合金的比热和结晶潜热小，所以流动性