Innovation og udfordringer ved trykstøbeteknologi for magnesiumlegering

Oct 13, 2025 Læg en besked

Med den udbredte anvendelse af magnesiumlegeringer i bilfremstilling og andre områder, står deres trykstøbeteknologi over for adskillige udfordringer. Mens traditionelle trykstøbningsmetoder kan opfylde visse produktionsbehov, begrænser problemer som porøsitet og deformation ydeevnen og anvendelsesområdet for trykstøbegods af magnesiumlegering. For at overvinde disse mangler har forskere løbende udforsket nye trykstøbeteknologier i løbet af de sidste 20 år, såsom oxygen-fyldt trykstøbning, semi-fast metal reologisk eller tixotropisk trykstøbning, squeeze-støbning og vakuumstøbning. Disse nye teknologier har til en vis grad forbedret den iboende kvalitet og mekaniske egenskaber af trykstøbegods af magnesiumlegeringer, hvilket udvider deres anvendelsesområde. Blandt dem har vakuumtrykstøbeteknologi opnået betydelige resultater med at eliminere porøsitet og opløse gasser, og den er med succes blevet anvendt på koldkammer-støbemaskiner og varmekammer-støbemaskiner for at producere højtydende magnesiumlegeringer til automobilhjul og ratdele.

 

Oxygen-fyldt trykstøbning, også kendt som ikke-porøs trykstøbning, er en innovativ trykstøbeteknologi. Inden det smeltede metal fylder formhulrummet, erstatter det den eksisterende luft ved at indsprøjte ilt eller andre reaktive gasser i hulrummet. Under påfyldningen af ​​smeltet metal reagerer disse aktive gasser med det smeltede metal for at danne små metaloxidpartikler. Disse partikler er jævnt fordelt gennem trykstøbningen, hvilket effektivt eliminerer gas i trykstøbningen. Denne teknologi gør det muligt at forstærke trykstøbningen gennem varmebehandling og derved forbedre dens mekaniske egenskaber. Japan Light Metals Co., Ltd. har med succes anvendt denne teknologi til at producere en AZ91 magnesiumlegering integreret magnetisk hovedstøtte, hvilket væsentligt reducerer vægten af ​​støtten og giver betydelige økonomiske fordele. Derudover har virksomheden også masseproduceret-AM60 magnesiumlegeringsbil- og motorcykelfælge, som er 15 % lettere end aluminiumsfælge. Det er værd at nævne, at efter varmebehandlingsforstærkning er de mekaniske egenskaber af oxygen-fyldte matrice-dele af magnesiumlegering ikke kun overlegne i forhold til almindelige trykstøbegods og gravitationsstøbegods, men almindelige magnesiumlegeringsstøbegods er også tilbøjelige til at deformeres under varmebehandling, hvilket gør testning af mekaniske egenskaber umulig. Dette er en stor fordel ved ilt-fyldt trykstøbning.

 

Halv-solid rheologisk trykstøbningsteknologi har mange fordele, herunder en jævn påfyldningsproces uden metalsprøjt, minimalt tab af oxidation af smeltet metal, energibesparelse og miljøbeskyttelse, sikker drift og evnen til effektivt at reducere porøsitetsfejl i støbningen. Når AZ91D magnesiumlegering med en fast fraktion på 40 %-50 % er semi-fast reologisk formstøbt-på en koldkammerstøbemaskine-, kan porøsitetsdefekter med succes elimineres, hvilket resulterer i en høj trækstyrke på 1420 MPa.} Det er værd at nævne, at Dow Chemical i USA med succes har kommercialiseret metoden til semi-fast formstøbning- til magnesiumlegeringer og har fået tildelt tre grundlæggende patenter. Deres anden-generations semi-fast formstøbeudstyr-, der blev lanceret i 1991, indførte innovativt en spiralindsprøjtningsmekanisme med en elektrisk varmeenhed, mens de bibeholdt en låsemekanisme svarende til den for almindelige-støbemaskiner. Gennem denne mekanisme transporteres granulær magnesiumlegering effektivt spiralformigt til en argon-beskyttet temperatur-kontrolleret opvarmningszone, hvor den præcist opvarmes og forskydes til en semi-fast tilstand ved temperaturer op til 580 grader, før den går ind i højhastighedsinjektionszonen. Indsprøjtningshastigheden er cirka 318 m/s, kavitetstrykket holdes på 34-41 MPa og kan endda nå et maksimum på 136 MPa, hvor hele cyklussen kun tager 20 sekunder. Sammenlignet med den høje gennemsnitlige porøsitet på 215%-310% i konventionelle trykstøbegods, udviser halvfaste trykstøbegods væsentligt lavere porøsitet, der spænder fra kun 14%-118%.

 

Ydermere reducerer denne teknologi effektivt krympning i formen, hvilket gør det muligt for nogle støbegods endda at udnytte en trækvinkel på nul, hvorved modstanden mod udstøbning af formen reduceres betydeligt og den dimensionelle nøjagtighed forbedres. På nuværende tidspunkt omfatter succesfuldt fremstillede semi-solide formstøbte magnesiumlegeringer dæksler til transmissionshuse til biler og tændingshuse, alle lavet af AZ91D-legering.

 

Derudover har magnesiumlegering-baserede kompositmaterialer, såsom siliciumcarbidpartikel-forstærkede kompositter, gennemgået mange års forskning og udvikling. Selvom det endnu ikke er fuldt kommercielt anvendeligt inden for trykstøbningsområdet, er støbegods såsom pumpehjul, cykelhåndsving og cylinderforinger til biler blevet fremstillet med succes ved brug af sandstøbning og præcisionsstøbningsmetoder. En yderligere tendens er at kombinere disse kompositmaterialer med semi-solid støbeteknologi for yderligere at udvide deres anvendelser inden for trykstøbning og squeeze-støbning.

 

I øjeblikket er adskillige eksperimentelle undersøgelser blevet udført globalt af forholdet mellem procesparametre og mekaniske egenskaber af trykstøbte magnesiumlegeringer. Forskning om virkningen af-støbeprocesser på mikrostruktur er dog stadig relativt sparsom. Derfor er en-dybdegående udforskning af den kvantitative indflydelse af-støbeprocesser på mikrostrukturen og egenskaberne af magnesiumlegeringer, og baseret på dette, forudsigelse af ydeevnen af ​​magnesiumlegeringsformede dele, utvivlsomt en grundlæggende forskningsindsats med stort potentiale og praktisk anvendelsesværdi.