曾大本,李培杰(清华大学清华-力劲压铸高新技术研究中心,北京100084)摘要:分析了国际和国内镁合金压铸业的现状和发展趋势;阐述了我国镁合金压铸业面临的机遇和挑战,以及应采取的对策。关键词:镁合金;压铸;综述中图分类号:TG249 2;TG292;TG146 2+2 文献标识码:A 文章编号:1001 4977(2000)12087104DevelopmentStatusandProspectofMagnesiumDieCastinginChinaZENGDa ben,LIPei jie(TsinghuaLK.AdvancedDieCastingTechnologyResearchCenter,TsinghuaUniversity,Beijing100084,China)Abstract:DevelopingtendencyandstatusonmagnesiumdiecastingindustryinChinaandinternationalareanalyzed.ChanceandchallengeandmethodstobetakeninmagnesiumdiecastingindustryinChinaaredescribed.Keywords:magnesiumalloys;diecasting;review1

概述降低能耗、提高能源利用率、减少环境污染及节约地球资源是当今人类面临的重要而紧迫的问题。加工制造业设计产品时越来越注意产品的轻量化问题。由于镁合金具有密度小、比强度和比刚度高、良好的抗腐蚀和抗电磁辐射能力、以及良好的充型流动性和可再生利用性等一系列优点,使其在汽车、电子、家电、通信、仪表及航天航空等领域的应用日益增多。镁合金压铸的汽车零部件在欧美、日本等发达国家汽车工业中的应用出现了持续快速增长势头。根据国际镁协会(IMA)的估计,未来随着世界汽车业的发展,将促使镁需求持续增长。估计到2030年世界汽车保有量将比目前增加一倍,达10亿辆。预计2001年汽车工业对镁的需求总量将达11万吨,今后10年汽车工业对镁需求的增长率将达15%。进入21世纪,镁合金压铸结构件将成为最主要的镁应用领域。镁合金压铸的快速增长主要是由欧美地区发达国家汽车工业面临汽车重量轻、耗油少、符合新的环保要求而促成的。此外,镁合金压铸件在汽车上的应用还可以改善汽车的结构和动力性能,也是目前汽车工业重视镁合金应用的原因之一。

在美国,汽车业处于世界领先地位,许多汽车零部件采用镁合金铸造生产。在欧洲,随着汽车公司入股镁合金厂及对汽车轻量化、节能和环保要求的日益增强,将进一步推动镁合金在汽车上的应用。1999年在德国GIFA展览上镁合金压铸成品和相关技术成为热点。目前,已采用镁合金压铸件的汽车公司有通用、奔驰、克莱斯勒、菲亚特-阿尔法等公司,用镁合金压铸的汽车零部件已超过60种,如:汽车仪表板、座位架、方向操纵部件、引擎盖、变速箱、进气歧管、轮毂等。由于对压铸镁合金产品的需求旺盛,使得生产镁合金压铸机及相应的压铸技术发展迅速,国内外知名压铸机厂商纷纷推出自己的镁合金专用压铸机。

2 国内外镁合金压铸技术的现状及发展趋势

2 1 镁合金的物理化学性质及压铸工艺特性镁合金密度小,约为1 81g/mm3左右。镁合金的比弹性模量与高强度铝合金和合金钢大致相同。金属镁的熔点为650℃,镁合金的熔化区间约为430～620℃。金属镁在液态时会剧烈氧化和燃烧,当镁合金加热温度达到350℃以上时,需要用保护气体严密覆盖镁合金熔池表面,以防止镁合金熔体的氧化和燃烧。为此,在熔化镁合金时,应通入保护气体将炉内空气赶跑,并使熔化炉处于与外界空气隔绝的封闭状态,当炉温达到350℃后,应按要求将保护气体的压力调到最佳值。根据镁合金的特点,使用热室压铸机时,镁合金熔化保温温度为630～650℃左右;使用冷室压铸机时,镁合金熔化保温温度为640～670℃。镁合金压铸时的压铸型温度要比压铸锌合金和铝合金的高,生产细小和薄壁件时,对型温的控制更加严格。由于镁合金的比热容小,因此在同样条件下,镁合金充型时间比铝合金要缩短30%～35%左右,在内浇道出口处镁合金的充型速度比铝合金要快25%以上(一般情况下,镁合金的充型速度为50～60m/s,压铸壁非常薄的铸件时甚至达到80m/s以上),因此,镁合金压铸机的冲头压射速度应在5m/s(甚至8m/s)以上,其压射比压也要比锌合金热室压铸和铝合金冷室压铸时的高,为此要求镁合金压铸机应具有更好的压射性能。