镁合金结构设计与加工工艺指南

目录

镁合金结构设计与加工工艺指南 (4)

1.目的 (4)

2.适用围 (4)

3.引用标准 (4)

4.镁合金简介 (4)

4.1.用途及应用前景 (4)

4.1.1材料特点 (4)

4.1.2气体与气孔 (6)

4.1.3粘模倾向 (6)

4.1.4一个令人关心的问题：镁会燃烧，镁屑有没有危险? (6)

4.2.镁合金的压铸性能 (7)

4.3.成形机的选择 (7)

4.4.镁合金产品的加工过程 (8)

4.5.镁合金的线性公差 (8)

4.6.镁合金的平面度 (9)

4.7.机加工余量 (9)

5.模具相关 (9)

5.1.入水 (9)

5.2.入水唧嘴 (10)

5.3.模具排气槽 (11)

6.镁合金件结构设计 (11)

6.1.壁厚 (11)

6.2.分色槽 (12)

6.3.拔模斜度 (12)

6.4.加强筋 (13)

6.5.螺丝柱 (15)

6.6.止口配合尺寸 (16)

6.7.圆角设计 (18)

6.8.机加工刀具预留空间 (19)

6.9.排风口结构 (19)

7.镁合金常见问题与改善方法 (22)

7.1.镁合金压铸缺陷分析 (22)

7.2.镁合金常见压铸缺陷与改善方法 (22)

8.镁合金压铸工艺介绍 (24)

8.1.压铸机介绍 (24)

8.2.充填过程介绍 (26)

8.3.压铸成型要素 (27)

8.3.1压射力 (28)

8.3.2比压 (28)

8.3.3比压的作用与选择 (28)

8.3.4胀型力和锁模力 (29)

8.3.5速度 (30)

8.3.6压射行程 (31)

8.3.7温度 (31)

8.3.8时间 (32)

8.4.压铸涂料 (34)

9.镁合金机加及后处理工艺介绍 (34)

9.1.冲浇口和溢流槽 (34)

9.2.去批锋打磨 (35)

9.3.表面处理 (35)

9.3.1前期化学转化化膜法 (35)

9.3.2后期表面喷涂 (36)

9.4.印刷 (37)

10.镁合金压铸模具介绍 (37)

10.1.浇口及流道排布 (37)

10.2.浇口设计 (39)

10.3.产品搭桥 (39)

10.4.排气槽与渣包 (40)

10.5.模具结构图 (40)

10.6.压铸模具失效分析 (42)

10.6.1热疲劳龟裂 (42)

10.6.2熔损冲蚀 (42)

10.6.3崩块和断裂 (42)

10.6.4型腔塑性变形 (42)

11.M5镁合金压铸产品问题点汇总 (43)

11.1.裂纹 (43)

11.2填充不良 (45)

11.3双色槽涂装混色、溢边 (45)

12.结束语 (46)

镁合金结构设计与加工工艺指南

1.目的

镁合金件设计与塑胶件、铝合金设计有很多不同，本设计指南介绍了镁合金的材料特性、镁合金模具、镁合金结构设计和加工工艺，供设计工程师参考。

2.适用围

本指南适用于公司镁合金产品的机械结构设计。

3.引用标准

北美压铸协会(NADCA)标准:

ADCI-E1-65

ADCI-E5-65

ADCI-E13-65

ADCI-E15-65

GB-T1177-1991铸造镁合金

4.镁合金简介

4.1.用途及应用前景

镁合金在汽车、航空、电信、交通运输和机械行业等应用越来越受重视，采用镁合金铸件取代铝合金或钢铁零部件可有效地减轻机械重量，从而显著地节省能耗，减少环境污染。如汽车若每减轻100kg，则每公里耗油量可减少0.4L。所以现在美、日、欧等发达国家开始在汽车上扩大镁合金铸件的应用，镁合金铸件以每年20%～30%的速度增长，其中80%为压铸件。据国外统计，到2006年镁合金压铸件的年产量将达20多万吨。因此，镁合金压铸及镁合金压铸机正成为当今压铸行业重要发展项目之一。

4.1.1材料特点

镁合金常用的合金化元素是铝和锌。铝的合金化能提高合金强度及铸造性能。锌也能提高合金的铸造性能。为保证铸造性能压铸镁合金的铝含量＞3%，锌含量＜2%。否则容易产生裂纹。基于Mg-An-Mn 系的合金AZ91（含锌）和AM60B（不含锌）是室温使用的主要压铸镁合金。目前AZ及AM这两种系列合金占镁汽车结构件的90%，但它们在150℃以上时其强度显著下降。

目前得到工业应用的压铸镁合金主要有4个系列，即AZ系列（Mg-Al-Zn-Mn）；AM系列（Mg-Al-Mn）；AS系列（Mg-Al-Si）；AE系列（Mg-Al-稀土）。2006年度开发的2108镁合金用的是AZ91D。表1中给出了它们中的常用合金的名义成分和性能。

压铸镁合金的成分及性能

合金元素组成% 室温拉伸性能

Al Zn Mn Si Fe Cu

max Ni

max

Re

总量

抗拉强度

MPa

屈服强度

MPa

伸长率

%

AZ91D 8.3-9.7 0.35-1.0 0.15-0.50 0.10max 0.005 0.030 0.002 - 230 160 3

AM60B 5.5-6.5 0.22max 0.24-0.6 0.10max 0.005 0.010 0.002 - 220 130 6-8

Am50A 4.4-5.4 0.22max 0.24-0.6 0.10max 0.004 0.010 0.002 220 120 6-10 AE42 3.4-4.6 0.22max 0.25 - 0.005 0.05 0.005 1.8-3.0 225 140 8-10 AS41B 3.5-5.0 0.12max 0.35-0.7 0.5-1.5 0.0035 0.02 0.002 - 215 140 6

合金名称特征应用围

AZ91D强度高且耐腐蚀性好电器产品的壳体等

AM60B

延伸率和抗冲击力大汽车上的方向盘和坐椅等

AM50A

AS41B抗蠕变性能好汽车上的减速相等符号含义如下：

镁的比重大约是铝的2/3，是铁的1/4。它是实用金属中的最轻的金属。

高强度、高刚性, 镁合金的比重虽然比塑料重，但是，单位重量的强度和弹性率比塑料高，所以，在同样的强度零部件的情况下，镁合金的零部件能做得比塑料的薄而且轻。另外，由于镁合金的强度-重量比高于铝合金和铁，因此，在不减少零部件的强度下，采用镁合金代替铝或者铁制