壓鑄件表面總會(huì)或多或少地存在著種種缺陷,在出模后進(jìn)行修整,除去多余的金屬(如小塊金屬)、熔渣、漏道結(jié)塊、溢出物、排氣孔和飛邊,修整可與簡(jiǎn)單的機(jī)械加工,如鉆孔等一同進(jìn)行。修整模通常用的是簡(jiǎn)單的開閉模,但有時(shí)也要用較為復(fù)雜的模,這取決于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及其對(duì)精度的要求。修整模的尺寸精度決定了成品的質(zhì)量與尺寸。
鎂合金工件大都是近凈成形的,尺寸也相當(dāng),修整后沒有必要進(jìn)行機(jī)械加工,有時(shí)為了提高表面品質(zhì),可進(jìn)行振動(dòng)或噴丸處理。而需要二次機(jī)加工處理的,通常都是近凈成形、偏差嚴(yán)格和重復(fù)性良好的工件。
鎂合金的抗蝕性低,因此,壓鑄件應(yīng)進(jìn)行化學(xué)防腐蝕處理和表面噴涂處理。防蝕處理在鉻酸鹽、磷酸鹽鈍化劑中進(jìn)行鈍化和陽極氧化處理,生成的氧化膜不但能提高鎂合金的抗蝕性,而且能提高基底和噴涂層的粘結(jié)力。
對(duì)壓鑄件進(jìn)行噴涂和噴丸處理,以提高表面質(zhì)量,常用的涂料為:環(huán)氧樹脂、乙烯樹脂、聚氨酯等。此外,為了獲得光亮均勻的表面,可進(jìn)行陶瓷振動(dòng)拋光處理,削除殘余飛邊和尖角,還可以進(jìn)行研磨、拋光和其他研磨處理。
在噴丸處理鎂合金壓鑄件時(shí),應(yīng)注意附著于工件上的降低抗蝕性的雜質(zhì)微粒,好用鋁丸、玻璃球和Al2O3粒子作噴丸介質(zhì),不得采用含有Fe、Cu或Ni的粒子作為噴丸,鋼丸也不可用,且鎂合金工件不能使用其他金屬用過的噴丸進(jìn)行處理。
安全工作
在鎂合金壓鑄車間,要將安全工作放在。由于鎂及鎂合金的化學(xué)性質(zhì)極為活潑,在生產(chǎn)時(shí)極易氧化、燃燒,甚至爆炸,采取對(duì)應(yīng)的安全防范措施,可分為以下幾方面:
錠的存放
鎂及鎂合金錠應(yīng)儲(chǔ)于室內(nèi),室內(nèi)溫度波動(dòng)不可過大,不可與水汽直接接觸,不可與易燃物品存于同一庫內(nèi)。鎂燃燒,不可用水熄滅,否則不但會(huì)加速火勢(shì),還可能發(fā)生爆炸。
泄漏
在熔煉鎂及鎂合金時(shí),熔體在運(yùn)動(dòng)劇烈或與水汽反應(yīng)時(shí)易發(fā)生濺灑,因此,工作人員應(yīng)穿戴防護(hù)衣服、鞋、帽、眼鏡和面罩。熔煉前,錠塊預(yù)熱到大于150℃,熔煉工具須預(yù)熱并保持干燥,浸入熔體宜緩慢,使其溫度均勻升高,好不使用中空工具,以免帶入水汽,引發(fā)爆炸。每個(gè)爐子、壓射缸體和壓型下方都應(yīng)放置安全容器,收集溢出物。如果是鎂及鎂合金粉末自燃,不要快速移開安全容器。此外,灑落在混凝土地板上的熔體會(huì)與地面上的水汽發(fā)生劇烈反應(yīng)。
鎂反應(yīng)
液態(tài)鎂或鎂合金可與氧化鐵發(fā)生鎂熱反應(yīng),宜盡量減少坩堝壁及其他與熔體接觸的鋼件上形成碎屑和塵渣。
滅火
若發(fā)生火災(zāi),應(yīng)立即采用滅火劑覆蓋燃燒表面,阻止其接觸空氣中的氧。按滅火遞減順序,可采用的滅火劑有:干燥的鎂及鎂合金的低熔點(diǎn)鹽熔劑、干燥的無鑄鐵氧化物碎片、干砂以及適合滅火的D型滅火器。高壓D型滅火器易導(dǎo)致火災(zāi)蔓延,只有在萬不得已的情況下才采用。在鎂及鎂合金火災(zāi)中,不得使用水、泡沫、SO2、CO2和CCl4滅火。清理鎂合金壓鑄件時(shí),采用濕法處理以免粉塵飛揚(yáng);機(jī)加時(shí)應(yīng)采用切削液,以降低加工區(qū)內(nèi)溫度。
在擠壓出模口或脫模后可對(duì)高溫?cái)D壓材進(jìn)行在線淬火,也可以精整后進(jìn)行離線淬火。淬火后的擠壓材具有細(xì)小的彌散顯微組織,人工時(shí)效后,力學(xué)性能可有較大提高。
擠壓鎂合金的使用狀態(tài)為T5、T6、F。T5為在線淬火后再進(jìn)行人工時(shí)效的狀態(tài)。T6為固溶處理與人工時(shí)效狀態(tài)。固溶處理不但可提高材料強(qiáng)度,使其韌性大化,還可以改善抗震性能。固溶處理后再進(jìn)行人工時(shí)效,可使材料強(qiáng)度性能大化,但韌性有所下降。F為原加工狀態(tài),即擠壓狀態(tài),擠壓后不進(jìn)行任何熱處理。
ZK60、WE43、WE54合金擠壓材的熱處理狀態(tài)為T5、T6。ZK系列合金擠壓材不但有高的力學(xué)性能,而且各向同性得到改善。WE系材料的室溫力學(xué)性能對(duì)熱處理不敏感,但能提高其高溫穩(wěn)定性。AZ61合金和AZ80合金擠壓材也有時(shí)效強(qiáng)化作用,經(jīng)T5或T6處理后,強(qiáng)度性能雖稍有提高,但塑性卻大幅下降。ZK系列合金擠壓材既有高的強(qiáng)度又有良好的塑性,沒有必要進(jìn)行熱處理。
鎂合金在熱加工、矯直和焊接后都?xì)埩糁鴳?yīng)力,需進(jìn)行退火,以消除應(yīng)力。擠壓鎂材與軋制硬狀態(tài)板材焊于一起時(shí)也進(jìn)行退火,以消除殘余應(yīng)力;減少扭曲變形,在150℃加熱60分鐘即可消除應(yīng)力,不需要在260℃退火。擠壓鎂合金的退火制度:AZ31B、AZ31C,345℃;AZ61A,345℃;AZ80A,385℃;ZK60A,290℃;保溫1小時(shí)至數(shù)小時(shí)。
擠壓鎂合金材料消除應(yīng)力退火規(guī)范見表1。若合金的Al含量大于1.5%,這種處理是的,不但可防止變形,而且更重要的是可以預(yù)防應(yīng)力腐蝕開裂。鎂合金擠壓材的固溶處理及人工時(shí)效制度見表2。AZ71A合金材料固溶處理后,于65℃水中淬火或于其他冷卻強(qiáng)度相當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)中淬火。其他鎂合金材料固溶處理后可在靜止的空氣中冷卻,即可以達(dá)到淬火效果。
務(wù)必注意,淬火時(shí)冷卻介質(zhì)不可直接接觸擠壓模,以免模具開裂;淬火后應(yīng)對(duì)材料進(jìn)行精整矯直,可采用輥矯,也可以壓力矯或拉矯,但拉矯相當(dāng)困難,而輥矯則十分方便。斷面形狀簡(jiǎn)單的角材、槽材、工字材、圓管和帶內(nèi)筋的圓管都可以輥矯。拉矯可確保材料的直線度,但要在加熱狀態(tài)下進(jìn)行。擠壓材料的矯直溫度為200℃~225℃,變形量應(yīng)≤3%。在矯直截面厚度≤10mm的薄材料時(shí),宜采用接觸電熱法加熱,加熱5秒~2分鐘;而對(duì)截面厚度大于10mm的材料,宜利用擠壓后的余熱進(jìn)行即時(shí)矯直。
在擠壓鎂合金時(shí),應(yīng)特別注意安全:應(yīng)及時(shí)清除鋸切錠坯上的大小毛刺,因?yàn)樗鼈儤O易燃燒,鋸切時(shí)也有著火、爆炸的危險(xiǎn);積存的切屑應(yīng)及時(shí)清除,當(dāng)切屑粒子小于80m時(shí),環(huán)境則相當(dāng)危險(xiǎn),工作人員切勿大意。
鎂合金副駕駛座椅骨架
常規(guī)車型的駕駛座椅骨架主要為鋼件,其中包括靠背骨架、座墊骨架和滑軌。因?yàn)?,常?guī)車型的改制存在一定的限制,按照轎車座椅設(shè)計(jì)的有關(guān)規(guī)定,為了汽車性能,將副駕駛座位的椅骨架替換為鎂合金。制作工藝主要應(yīng)用擠壓、彎曲和沖壓,鎂合金件的焊接技術(shù)為氫弧焊,使用結(jié)構(gòu)膠連接所有材料零部件。經(jīng)過實(shí)踐之后,鎂合金副駕駛座椅骨架的質(zhì)量顯示為12.66kg,和鋼結(jié)構(gòu)件對(duì)比質(zhì)量減輕了8.3%。
鎂合金前、后副車架
為鎂合金前、后副車架技術(shù)參數(shù)能夠滿足規(guī)定要求,需要完善原本的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)過程中,通過楔形加強(qiáng)筋、局部位置設(shè)置縱向加強(qiáng)梁以及局部增厚這三種要求進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),并對(duì)終設(shè)計(jì)成果展開驗(yàn)證、分析,可以得出設(shè)計(jì)而成的鎂合金前、后副車架技術(shù)參數(shù)與規(guī)定相符。這一部分所應(yīng)用的工藝主要有擠壓、彎曲和整形,焊接制造則是以分段制造、環(huán)形焊與角焊為主,結(jié)束焊接操作之后壓入支承套橡膠內(nèi)襯,使用螺栓連接轎車,同時(shí)設(shè)置復(fù)合材料墊圈,達(dá)到良好的聯(lián)接效果。經(jīng)過輕量化設(shè)計(jì)之后的鎂合金前、后副車架,其質(zhì)量與鋼件相比分別減輕了50.5%、62.3%。
鎂合金輪輞
按照鎂合金制造的有關(guān)規(guī)定,輪輞小輻條根部位置要進(jìn)行挖深處理,鎂合金車輪要滿足性能要求,彎曲疲勞、徑向疲勞的大應(yīng)力相比鎂合金材料的疲勞強(qiáng)度小于110MPa,使用期限超過107次。經(jīng)過實(shí)踐可知,輕量化設(shè)計(jì)之后的鎂合金輪輞質(zhì)量降低為7.9kg,相比鋁合金材料的輪惘減輕了37%。
3D打印
3D打印技術(shù)是諸多新技術(shù)的一種,是以新車模型、工具的實(shí)際運(yùn)用為前提研發(fā)的技術(shù)。通過掃描鏡、激光束等部件制作鎂合金零部件,有效提升了零部件制作的速度。如今,3D打印技術(shù)已經(jīng)在汽車企業(yè)中實(shí)現(xiàn)普及,節(jié)省研發(fā)成本的同時(shí)很好的提升了研發(fā)效率,可以滿足要求多、批量小的客戶。
用于制造汽車零部件的鎂合金種類較多,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?yàn)樘砑覣l元素能提高鎂合金的強(qiáng)度及鑄造性能,而且成本較低。在Mg-Al合金加入少量Mn元素可降低雜質(zhì)Fe的含量比?;贏l、Mn元素設(shè)計(jì)的鎂合號(hào)有AZ系列的AZ91D和AM系列的AM60等。