门头沟生产挤压镁合金镁挤压坯料

典型镁合金材料生产流程：锭坯加热→一次挤压→切中间坯料→加热→二次挤压→人工时效→拉伸矫直→切头尾与取试样→辊式矫直→手工矫直→检查→切成品与打印→氧化着色→成品检查→包装→入库→发运。
　　大家都比较熟悉铝合金材料挤压的过程，但对于镁合金的挤压过程可能较为陌生，因此，需要特别注意。众所周知，铝合金锭坯可在燃油炉、燃气炉、空气电阻炉、感应电炉中加热，然而，镁合金锭坯只允许在空气电阻炉内加热。笔者挤压镁合金时，在加热铝合金的燃油炉内加热镁合金，结果着火了，幸好没伤人，也没造成火灾；还有一次，在加热铝扁锭的电阻炉内加热镁锭也着火了。因此，在加热镁锭坯时应特别小心。
　　镁合金锭坯的加热温度不高，为防止燃烧，加热温度宜≤470℃，而铝合金的高加热温度可达550℃；镁合金的大挤压速度为20m/min，比硬铝的快，但仅为软铝合金的1/3；热挤压镁合金材料的收缩率比铝合金的大，在设计模具时应注意；挤压镁材的拉矫不可在室温进行，宜加热到150℃～250℃，且须用拉矫机，而铝合金的拉矫可在室温下进行。

压铸件表面总会或多或少地存在着种种缺陷，在出模后进行修整，除去多余的金属（如小块金属）、熔渣、漏道结块、溢出物、排气孔和飞边，修整可与简单的机械加工，如钻孔等一同进行。修整模通常用的是简单的开闭模，但有时也要用较为复杂的模，这取决于产品结构及其对精度的要求。修整模的尺寸精度决定了成品的质量与尺寸。

镁合金工件大都是近净成形的，尺寸也相当，修整后没有必要进行机械加工，有时为了提高表面品质，可进行振动或喷丸处理。而需要二次机加工处理的，通常都是近净成形、偏差严格和重复性良好的工件。

镁合金的抗蚀性低，因此，压铸件应进行化学防腐蚀处理和表面喷涂处理。防蚀处理在铬酸盐、磷酸盐钝化剂中进行钝化和阳极氧化处理，生成的氧化膜不但能提高镁合金的抗蚀性，而且能提高基底和喷涂层的粘结力。

对压铸件进行喷涂和喷丸处理，以提高表面质量，常用的涂料为：环氧树脂、乙烯树脂、聚氨酯等。此外，为了获得光亮均匀的表面，可进行陶瓷振动抛光处理，削除残余飞边和尖角，还可以进行研磨、抛光和其他研磨处理。

在喷丸处理镁合金压铸件时，应注意附着于工件上的降低抗蚀性的杂质微粒，好用铝丸、玻璃球和Al2O3粒子作喷丸介质，不得采用含有Fe、Cu或Ni的粒子作为喷丸，钢丸也不可用，且镁合金工件不能使用其他金属用过的喷丸进行处理。

安全工作

在镁合金压铸车间，要将安全工作放在。由于镁及镁合金的化学性质极为活泼，在生产时极易氧化、燃烧，甚至爆炸，采取对应的安全防范措施，可分为以下几方面：

锭的存放

镁及镁合金锭应储于室内，室内温度波动不可过大，不可与水汽直接接触，不可与易燃物品存于同一库内。镁燃烧，不可用水熄灭，否则不但会加速火势，还可能发生爆炸。

泄漏

在熔炼镁及镁合金时，熔体在运动剧烈或与水汽反应时易发生溅洒，因此，工作人员应穿戴防护衣服、鞋、帽、眼镜和面罩。熔炼前，锭块预热到大于150℃，熔炼工具须预热并保持干燥，浸入熔体宜缓慢，使其温度均匀升高，好不使用中空工具，以免带入水汽，引发爆炸。每个炉子、压射缸体和压型下方都应放置安全容器，收集溢出物。如果是镁及镁合金粉末自燃，不要快速移开安全容器。此外，洒落在混凝土地板上的熔体会与地面上的水汽发生剧烈反应。

镁反应

液态镁或镁合金可与氧化铁发生镁热反应，宜尽量减少坩埚壁及其他与熔体接触的钢件上形成碎屑和尘渣。

灭火

若发生火灾，应立即采用灭火剂覆盖燃烧表面，阻止其接触空气中的氧。按灭火递减顺序，可采用的灭火剂有：干燥的镁及镁合金的低熔点盐熔剂、干燥的无铸铁氧化物碎片、干砂以及适合灭火的D型灭火器。高压D型灭火器易导致火灾蔓延，只有在万不得已的情况下才采用。在镁及镁合金火灾中，不得使用水、泡沫、SO2、CO2和CCl4灭火。清理镁合金压铸件时，采用湿法处理以免粉尘飞扬；机加时应采用切削液，以降低加工区内温度。

若压铸工艺不当，镁合金铸件中就会产生相应的缺陷甚至出现废品。按造成缺陷的原因，可将其分为两类：凝固缺陷，如气孔、缩松、冷纹等；机械问题引发的缺陷，如扭曲、变形、缺“肉”等。其中，缺“肉”和冷纹是合金压铸件中常见的缺陷形式。除此之外，还可能产生其他缺陷，其产生原因及避免措施如下。

发生缺“肉”或模具型腔未填满的原因：压射速度不够；模具或熔体温度低；熔体污染，如附有过多的氧化物；润滑剂过量；浇口不合适；模具排气不充分；冷室压铸时压射力不合适。

模具或熔体温度低，流向相反的熔体相遇时会发生冷流或冷喷。总排气面积增至浇口面积50%以上时，会减少冷喷频率。

吸气或析H2会产生气孔，调整浇道、浇口、排气和润滑系统可以大限度地减少这类缺陷的产生。

限制熔体进料量，铸件局部热点处会形成缩孔或空洞。

不良浇口、尖角或润滑过量会造成溅洒和扰动，可使铸件表面形成波纹和漩涡。

熔体凝固时可产生热裂纹，模具的约束会引起应力集中、尖角和铸件脱模延迟，都将增大热裂倾向。

铸件脱模时的收缩应力会引起铸件变形、扭曲和断裂。

在镁合金铸件生产中，每一种缺陷都是由多个因素引起的。因此，对每一种缺陷产生的原因与采取的预防措施应进行具体分析。

ZK60A合金挤压材

ZK60A镁合金是一种不含Al的Mg-Zn系合金，含Zn4.8-6.2、Zr 0.45，共余为Mg，Zr的含量一般为0.5%。F及T5状态挤压材的室温平均弹性模量44.8GPa。室温抗拉强度/伸长率：F材料的340MPa/14%，T5材料的305MPa/11%；室温屈服强度：F材料的360MPa、T5材料的305MPa。

ZK60A合金挤压材纵向试样回转梁（R=-1）轴向负载（R=0.25）的室温疲劳断裂试验结果见图1-图4。

ZK60A合金锻件

ZK60A-T5合金锻件的回转和弯曲梁（R=-1）疲劳强度见图5及图6，纵向试样，带切口，Kt=2，经机加工和抛光，试样取自车轮轮缘。

弹性模量室温平均值44.8MPa、室温抗拉强度/伸长率305MPa/16%、室温屈服强度205MPa的ZK60A的切线和轴向轮缘回转和弯曲梁试样的室温疲劳强度见下表，试样经抛光。

现阶段镁合金在汽车上的应用主要集中于车身、发动机和内饰件3大部分，产量持续快速增长。欧洲范围内，60多种汽车零部件已采用镁合金为材质，车用镁合金铸件的使用量正在以年均25%的速度增加；北美是世界上镁合金在汽车中用量大，使用和研发中的镁合金零部件有100多种；日本汽车业在越来越多的零件上采用镁合金材质，包括变速杆、座椅架等。大众公司的帕萨特、奥迪A4和A6等汽车的齿轮箱壳体使用AZ91D镁合金，比铝合金部件减重25%。美国福特、美国通用、日本三菱等汽车公司已采用镁合金零部件替代原有的铝合金汽车零部件和塑料零部件，包括：发动机壳体和盖、变速箱壳体和盖、离合器壳体、液力变扭器壳体、发电机托架、刹车踏板支架、车身壳体框架、车门、车轮、方向盘、仪表盘、后桥驱动器、转向节、座椅支架、把手等100多种零部件。

镁合金副驾驶座椅骨架

常规车型的驾驶座椅骨架主要为钢件，其中包括靠背骨架、座垫骨架和滑轨。因为，常规车型的改制存在一定的限制，按照轿车座椅设计的有关规定，为了汽车性能，将副驾驶座位的椅骨架替换为镁合金。制作工艺主要应用挤压、弯曲和冲压，镁合金件的焊接技术为氢弧焊，使用结构胶连接所有材料零部件。经过实践之后，镁合金副驾驶座椅骨架的质量显示为12.66kg，和钢结构件对比质量减轻了8.3%。

镁合金前、后副车架

为镁合金前、后副车架技术参数能够满足规定要求，需要完善原本的结构设计。设计过程中，通过楔形加强筋、局部位置设置纵向加强梁以及局部增厚这三种要求进行结构设计，并对终设计成果展开验证、分析，可以得出设计而成的镁合金前、后副车架技术参数与规定相符。这一部分所应用的工艺主要有挤压、弯曲和整形，焊接制造则是以分段制造、环形焊与角焊为主，结束焊接操作之后压入支承套橡胶内衬，使用螺栓连接轿车，同时设置复合材料垫圈，达到良好的联接效果。经过轻量化设计之后的镁合金前、后副车架，其质量与钢件相比分别减轻了50.5%、62.3%。

镁合金轮辋

按照镁合金制造的有关规定，轮辋小辐条根部位置要进行挖深处理，镁合金车轮要满足性能要求，弯曲疲劳、径向疲劳的大应力相比镁合金材料的疲劳强度小于110MPa，使用期限超过107次。经过实践可知，轻量化设计之后的镁合金轮辋质量降低为7.9kg，相比铝合金材料的轮惘减轻了37%。

3D打印

3D打印技术是诸多新技术的一种，是以新车模型、工具的实际运用为前提研发的技术。通过扫描镜、激光束等部件制作镁合金零部件，有效提升了零部件制作的速度。如今，3D打印技术已经在汽车企业中实现普及，节省研发成本的同时很好的提升了研发效率，可以满足要求多、批量小的客户。

用于制造汽车零部件的镁合金种类较多，包括Mg-Mn合金、Mg-Zn合金和Mg-Al合金。其中，Mg-Al合金用量大，因为添加Al元素能提高镁合金的强度及铸造性能，而且成本较低。在Mg-Al合金加入少量Mn元素可降低杂质Fe的含量比。基于Al、Mn元素设计的镁合号有AZ系列的AZ91D和AM系列的AM60等。