鎂合金是（shì）一種能夠（gòu）滿足各種（zhǒng）行業需求、發展前景極為可觀的輕質合（hé）金材料。與目前（qián）的主流材料相比（bǐ）密度小、比強度高、減振性和機械加工性好、良好的鑄造性和再生性、高（gāo）電磁屏（píng）障等（děng）優點。

      我國鎂合金壓鑄的產業化剛剛起步。進人90年代以來，我國在汽車、計（jì）算機（jī）、通訊等領域有了極大的發展。汽車（chē）輕量化、高速、節能等問題也日益突出。促使了鎂（měi）合金的發展。國內各主要汽車廠家對鎂合（hé）金在汽車上的應用表現出強勁需求，其中一些廠家已開（kāi）始將鎂（měi）合金開（kāi）發應用（yòng）提上重要議程。

      鎂（měi）合金加工成型技術簡介（jiè）

      鎂合金成為重要的工程材料除了本身的優異性能外，還可以方便的加工成所（suǒ）需要的外形。鎂合金成（chéng）型（xíng）主要通過塑性變形和鑄造兩種方式但是用塑性變形法加工鎂合金（jīn）存在著（zhe）許多（duō）不利因索，當前鎂合金的成型主要依賴鑄造的方法。鎂合金鑄造大致分為：重力澆注、低壓（yā）澆注、半固態壓鑄、觸變（biàn）注射成型、高壓鑄造。由於鎂合金熱流動性好，所以很適合（hé）薄壁件的壓鑄生產。現在90％左右的鎂合（hé）金（jīn）工（gōng）程（chéng）結（jié）構件是通過壓鑄方法製造的（de）。壓力鑄造（zào）的原理是液（yè）體金屬在高壓作用下壓（yā）入精密加工的鋼壓鑄模內，並完（wán）全填（tián）充壓鑄（zhù）模，從而獲得（dé）輪（lún）廓清晰（xī）的、與壓鑄模型腔相符的壓鑄件。　

      壓鑄的填充過程

      壓鑄的填充（chōng）過程是複雜的，早期的填充理論的一些觀（guān）點都是在特定的（de）試驗條件下獲得的。有很大的局限性，直接用來分析一些實際問題雖然有一定的意義，但還存在不足之處，這在生產實（shí）踐中已得到證實。早期較為典型的三種（zhǒng）填充方式如下：　

      噴射填充。金屬液從內澆口處噴射至型腔最遠端，撞擊該處型壁（bì）後，部分金屬聚積並（bìng）產生渦流，另一部分金屬則向所有方向噴（pēn）濺，並沿型壁自遠端向內澆口返回。金屬流的速度由內澆口截麵積與型腔截麵（miàn）積之比的大小來控製。

      全壁厚填充（chōng）。金屬流從內澆口處開始，由（yóu）後向前充滿型腔的整個厚（hòu）度流動，流動時不產（chǎn）生（shēng）渦流（liú）。無論內澆口截麵積與型腔截麵積之比的（de）大小如（rú）何，流動形態不受影（yǐng）響。

      三階段填充。填充過程大致分為三個階段：第一階段是金屬進入型腔後，首先衝（chōng）擊（jī）列麵型壁，並沿型腔表麵向各方向擴展，在型（xíng）壁上生成（chéng）表層，這個表層即為（wéi）鑄件的外殼（ké），又稱為薄（báo）殼層；第二階段是隨後進入的金屬繼續沉（chén）積，在薄殼層內的空間，直至填滿；第三階段是（shì）在壓力的作用下，型腔內的金屬得到壓實。　

      鎂合金主（zhǔ）要物理和化學性能對壓鏞性能的影響

      熱焓對充型性能的影響，金屬熔（róng）體從工作溫度到凝固溫度（dù）釋放的熱（rè）量，決定了其在相同熱導率下保持可鑄性的時間，因此這種熱量便作為判斷（duàn）其最大可充型時間的尺度（dù）。　　

      金屬液粘度對充型性能的影響。金屬液粘度顯著影響充型流動狀態，用雷諾（nuò）數（shù）來表示（shì）這種性質，它同時考慮到流道（dào）的（de）幾何形（xíng）狀和金（jīn）屬液內摩擦產生的流動阻力。以GD—MgA19Znl與（yǔ）GD-AiSil2Cu的粘度作比較，定性得出（chū）澆注速度。兩者充型時的流動特征應相同（tóng），故兩（liǎng）者流動時雷諾數相等（děng）。鎂合（hé）金液平均充填型腔速度約（yuē）為（wéi）鋁（lǚ）合金的1.25倍。根據鎂合金的比（bǐ）熱容，充型時間（jiān）要短；根據鎂（měi）合金的粘度，充型速度要快。這（zhè）兩者的一致性（xìng），表明鎂合金是一種非（fēi）常適宜壓（yā）鑄的合金。

      壓力對鎂合金熱物性值的（de）影響壓鑄時的高壓會影響金（jīn）屬的某（mǒu）些熱（rè）物性值（zhí）。根據Clausius-Clapeyron方程，當鎂合金體收縮為3.8％及鋁合金體收縮為6％-3％時，熔點升高率為0.006℃/0.1MPa，當充型壓力為50MPa時，鎂合（hé）金的熔點可升高3℃，這對壓鑄件質量幾乎沒（méi）有影響。

      鎂合（hé）金汽車零件壓鑄模具的加工成型技術    

      鎂舍（shě）金汽車零件，壓鑄模具設計關鍵（jiàn）技術壓鑄機選擇。鎂合（hé）金可以在冷室壓鑄機中壓（yā）鑄，也可（kě）以在效（xiào）率更高的熱室壓鑄機中壓鑄。采用何種（zhǒng）形式的壓鑄（zhù）機進行生（shēng）產主要取決於鑄件的壁厚。Roland Fink在對“鎂合金壓鑄（zhù）工藝的優化”問題進行研究（jiū）的過（guò）程（chéng）中，通過對鎂合金壓鑄（zhù）經濟性、冷室壓鑄（zhù）和熱室壓鑄過程分析提出：一般情況下，小於1kg的鑄（zhù）件需要采用熱室壓鑄機，以保證薄壁（bì）件的充滿；大件則推薦采用冷室壓鑄機。

      工藝參數（shù）。在壓鑄生產過（guò）程中，選擇合適的工藝參數是獲（huò）得優質鑄件，發揮壓（yā）鑄機最大生產率的先決（jué）條件，是正確設計壓鑄模的依據。壓鑄時，影響合金液充填成型的因（yīn）素很多，其中主（zhǔ）要有壓射壓力（lì）、壓射速度、充填時間和壓鑄模溫度等等。這些因素互相影響、互為製（zhì）約，調整一個因素會引（yǐn）起相（xiàng）應的工藝因素（sù）變（biàn）化，因此正（zhèng）確選擇各工藝（yì）參數十分重要。

      澆注係統（tǒng）設計。澆注係統對金屬液流動的方向、排氣溢流條件、模（mó）具的溫（wēn）度（dù）分（fèn）布、壓力（lì）的傳遞、充填時間的長短及金（jīn）屬液通過澆道處的速度和流動（dòng）狀態等各個方麵，起著重要的控製與調節作用。良好的澆注係統設計是模具成功與（yǔ）否的關鍵（jiàn）之一，不合理的澆注係統設計可能導致諸如縮孔、流痕、冷隔（gé）以及表麵質量不理想等各種缺陷。內澆道形狀尺寸，以及排（pái）溢係統對於能否壓鑄出（chū）合格產品至關重要，模具設計中必須注意考（kǎo）慮鎂合金（jīn）的壓鑄（zhù）特性。

      計（jì）算機數（shù）值模擬

      目前，數值模擬軟件（jiàn）被廣泛認為是優化汽車零件壓鑄模具工藝設計（jì）的必備工具。美國、日本、德國等國（guó）的（de）鎂合金壓（yā）鑄企業十分重視鎂合金CAD／CAE技術（shù）在產品生（shēng）產工藝設計（jì）上的應用，並（bìng）取（qǔ）得了一定（dìng）成果。我（wǒ）國在鋁、鋅合金壓鑄模的數值模擬方麵已經開展了（le）大量的工作，但在鎂壓鑄模方麵的研究還剛剛起步，對鎂壓（yā）鑄過（guò）程的（de）充型規律、充型性能與壓鑄工藝參數的（de）關係尚缺乏深入係統的研究。因此，應當抓住當前市場發展的有利時機，投人人力物力，在鎂合（hé）金CAD／CAE研究領域迎頭趕上。采用熱室壓鑄機對鎂合金（jīn）手（shǒu）機（jī）外殼進行生（shēng）產，利（lì）用計算機輔助設（shè）計和模擬分析一體化技術(CAD／CAE)，通過計算（suàn）機展示鎂合金液充型、凝（níng）固的全過程（chéng），並分析缺陷成因，改進不合理的澆注係統工藝設計方案，有效地保證了產品質量。采用數值模（mó）擬方（fāng）法可以大大縮短新產品試製周（zhōu）期、降低工藝改進費用，將缺（quē）陷降低到最低限度，特（tè）別是在設計（jì）早（zǎo）期（qī）階段（duàn）采用模擬軟件，預測（cè）缺陷的（de）產生（shēng），優化澆注（zhù）係統設計（jì），可以有效避免由於（yú）結構、工藝和模具的不合理設計所造成的損失。美國芝加哥White Metal鑄造公司采用CAE軟件獲取薄（báo）壁家電產（chǎn）品機（jī）殼流場、溫（wēn）度場的各種信息（xī），據此進行澆道、溢流槽和冷卻（què）係統優化設計。利用模擬（nǐ）結果繪製PQ2圖，綜合考慮多種（zhǒng）因素的影響，最終確定生產工藝中采用的最佳工藝參數值。數值模擬軟件在汽車（chē）鎂壓鑄件中應用最為普遍，德國的一些汽（qì）車行業已經成功地模擬了座椅架、觸變成型燃油（yóu）泵、奧迪5倍速變速箱、車輪、4缸發動機缸體等汽車用鎂合金壓鑄件，有（yǒu）效地縮短了產（chǎn）品開（kāi）發周（zhōu）期，極大增強了企（qǐ）業市（shì）場競爭能力。

      結束語

      鎂合金汽車零件壓鑄模具的加工成型技術首先要運用先進的工具軟件（jiàn）建立模具標準件數據（jù）庫和壓鑄模具設計，並進行計算機數值模擬，並且模擬充型和（hé）溫度場過程基礎上尋求模（mó）具的優化設計（jì）才是中國鎂合金汽車零件的長遠（yuǎn）出路。