Inovacije in izzivi tehnologije tlačnega litja magnezijeve zlitine

Oct 13, 2025 Pustite sporočilo

S široko uporabo magnezijevih zlitin v avtomobilski proizvodnji in na drugih področjih se njihova tehnologija tlačnega litja sooča s številnimi izzivi. Medtem ko lahko tradicionalne metode tlačnega litja zadostijo določenim proizvodnim potrebam, težave, kot sta poroznost in deformacija, omejujejo učinkovitost in obseg uporabe tlačnih ulitkov iz magnezijeve zlitine. Da bi odpravili te pomanjkljivosti, so raziskovalci v zadnjih 20 letih nenehno raziskovali nove tehnologije tlačnega litja, kot so tlačno litje-napolnjeno s kisikom, pol-reološko ali tiksotropno tlačno litje poltrdne kovine, tlačno litje in vakuumsko tlačno litje. Te nove tehnologije so do določene mere izboljšale notranjo kakovost in mehanske lastnosti tlačnih ulitkov iz magnezijeve zlitine ter razširile področja njihove uporabe. Med njimi je tehnologija vakuumskega tlačnega litja dosegla pomembne rezultate pri odpravljanju poroznosti in raztapljanju plinov ter je bila uspešno uporabljena pri strojih za tlačno litje s hladno komoro in strojih za tlačno litje z vročo komoro za izdelavo visoko-zmogljivih avtomobilskih kolesnih pest in delov volana iz magnezijeve zlitine.

 

Tlačno litje-napolnjeno s kisikom, znano tudi kot ne-porozno tlačno litje, je inovativna tehnologija tlačnega litja. Preden staljena kovina napolni votlino kalupa, nadomesti obstoječi zrak z vbrizgavanjem kisika ali drugih reaktivnih plinov v votlino. Med postopkom polnjenja s staljeno kovino ti aktivni plini reagirajo s staljeno kovino in ustvarijo drobne delce kovinskega oksida. Ti delci so enakomerno porazdeljeni po celotnem tlačnem litju in učinkovito odstranjujejo plin v tlačnem litju. Ta tehnologija omogoča ojačitev tlačnega litja s toplotno obdelavo in s tem izboljšanje njegovih mehanskih lastnosti. Podjetje Japan Light Metals Co., Ltd. je uspešno uporabilo to tehnologijo za izdelavo integralne magnetne podpore za glavo iz magnezijeve zlitine AZ91, kar znatno zmanjša težo podpore in prinaša pomembne gospodarske koristi. Poleg tega je podjetje serijsko -proizvajalo platišča za avtomobile in motorje iz magnezijeve zlitine AM60, ki so 15 % lažja od aluminijastih platišč. Omeniti velja, da po ojačitvi s toplotno obdelavo mehanske lastnosti delov iz tlačno-litih magnezijevih zlitin, napolnjenih s kisikom, niso samo boljše od navadnih tlačnih ulitkov in gravitacijskih ulitkov, ampak so tudi običajni tlačni ulitki iz magnezijeve zlitine nagnjeni k deformacijam med toplotno obdelavo, zaradi česar je testiranje mehanskih lastnosti nemogoče. To je velika prednost tlačnega litja-napolnjenega s kisikom.

 

Tehnologija poltrdnega reološkega tlačnega litja ima številne prednosti, vključno z gladkim postopkom polnjenja brez brizganja kovine, minimalno izgubo staljene kovine zaradi oksidacije, varčevanjem z energijo in zaščito okolja, varnim delovanjem ter zmožnostjo učinkovitega zmanjšanja napak poroznosti v ulitku. Ko je magnezijeva zlitina AZ91D s trdno frakcijo 40 %-50 % pol{6}}trdna reološko-lita na tlačnem-stroju za litje s hladno komoro, je mogoče uspešno odpraviti napake poroznosti, kar ima za posledico visoko natezno trdnost 140-200 MPa. Treba je omeniti, da je Dow Chemical v Združenih državah Amerike uspešno komercializiral metodo pol-tlačnega-litja za magnezijeve zlitine in prejel tri osnovne patente. Njihova druga{15}}generacija pol{17}}oprem-za tlačno litje, ki je bila lansirana leta 1991, je inovativno sprejela mehanizem spiralnega vbrizgavanja z električno grelno napravo, medtem ko je ohranila zaklepni mehanizem, podoben tistemu pri običajnih-strojih za tlačno litje. Prek tega mehanizma se zrnata magnezijeva zlitina učinkovito spiralno transportira v argonsko-zaščiteno temperaturno-območje segrevanja, kjer se natančno segreje in razreže v pol{32}}trdno stanje pri temperaturah do 580 stopinj, preden vstopi v območje visoke hitrosti vbrizgavanja. Hitrost vbrizgavanja je približno 318 m/s, tlak v votlini se vzdržuje na 34-41 MPa in lahko doseže največ 136 MPa, celoten cikel pa traja le 20 sekund. V primerjavi z visoko povprečno poroznostjo 215%-310% pri običajnih tlačnih ulitkih imajo poltrdni tlačni ulitki znatno nižjo poroznost, ki se giblje od samo 14%-118%.

 

Poleg tega ta tehnologija učinkovito zmanjša krčenje v kalupu, kar nekaterim ulitkom omogoča celo uporabo ničelnega kota ugreza, s čimer se znatno zmanjša odpornost proti razkalupljenju in izboljša dimenzijska natančnost. Trenutno uspešno izdelani poltrdni tlačni ulitki iz magnezijeve zlitine vključujejo pokrove ohišij avtomobilskih menjalnikov in ohišja za vžig, vsa izdelana iz zlitine AZ91D.

 

Poleg tega so bili kompozitni materiali-na osnovi magnezijeve zlitine, kot so kompoziti-ojačeni z delci silicijevega karbida, predmet let raziskav in razvoja. Čeprav še niso v celoti komercialno uporabni na področju tlačnega litja, so bili odlitki, kot so rotorji, gonilke za kolesa in avtomobilske obloge cilindrov, uspešno izdelani z metodami litja v pesek in preciznega litja. Nadaljnji trend je kombiniranje teh kompozitnih materialov s tehnologijo pol-trdnega litja za nadaljnjo razširitev njihove uporabe pri tlačnem in stiskalnem litju.

 

Trenutno so bile po vsem svetu izvedene številne eksperimentalne študije o razmerju med procesnimi parametri in mehanskimi lastnostmi-litih magnezijevih zlitin. Vendar je raziskav o vplivu -postopkov tlačnega litja na mikrostrukturo še vedno relativno malo. Zato je-poglobljeno raziskovanje kvantitativnega vpliva-postopkov tlačnega litja na mikrostrukturo in lastnosti magnezijevih zlitin ter na podlagi tega napovedovanje delovanja oblikovanih delov iz magnezijeve zlitine nedvomno temeljno raziskovalno prizadevanje z velikim potencialom in praktično uporabno vrednostjo.