vědomosti

Technologie tváření tvářených hořčíkových slitin: Klíč ke zvýšení výkonu

Technologie tváření tvářených hořčíkových slitin mění mikrostrukturu hořčíkových slitin metodami zpracování plastů, jako je extruze, válcování a kování, čímž se výrazně zlepšují jejich mechanické vlastnosti, jako je pevnost a tažnost. Tato technologie je vhodná pro výrobu konstrukčních součástí s vysokými požadavky na spolehlivost, jako jsou automobilové podvozky a lopatky leteckých motorů. Vzhledem k hexagonální hustě uspořádané krystalové struktuře hořčíkových slitin však mají při pokojové teplotě pouze jeden kluzný systém, což má za následek extrémně špatnou plasticitu. Hořčíkové slitiny se proto obvykle zahřívají na 200 - 450 °C.℃ pro tváření za tepla za účelem zlepšení jejich tvařitelnosti. Technologie tváření tvářených hořčíkových slitin zahrnuje zejména následující typy:

 

Extruzní tváření: Výrobní proces profilů a trubek

Tváření extruzí zahrnuje umístění zahřátého polotovaru z hořčíkové slitiny (při teplotě mezi 200 a 450 °C)℃) do extruzního válce a vyvíjením tlaku přes extruzní píst (rozsah tlaku 100 - 500 MPa) se sochor protlačí otvorem v zápustce, čímž se vytvářejí trubky, tyče a složité profily. Proces extruze zjemňuje velikost zrna, která se zmenšuje z 50μm až 5 - 10μm, což zvyšuje pevnost v tahu o 30 % - 50 %. Tato technologie navíc umožňuje vyrábět profily se složitými průřezy, jako jsou například automobilové nárazové nosníky a kluzné kolejnice sedadel vysokorychlostních kolejnic.

 

1. Mezi klíčové parametry extruzního tváření patří extruzní poměr (poměr plochy průřezu polotovaru k ploše výrobku, obvykle mezi 5 a 50) a rychlost extruze (obvykle 0.5 - 30 m/min). Rozměrová přesnost výrobku může dosáhnout IT9 - IT11 a míra využití materiálu je přibližně 85 %.

 

2. Válcování: Důležitá metoda pro výrobu plechů

Válcování je proces, který využívá válcování za tepla (při teplotách mezi 250 a 400 °C℃) nebo válcování za tepla (při teplotách mezi 150 a 250℃) válcovat sochory z hořčíkových slitin do plechů o tloušťce od 0.1 do 10 mm. Vzhledem k tendenci hořčíkových slitin praskat při pokojové teplotě musí být rychlost redukce během válcování přísně kontrolována, obvykle méně než 15 %, a nejčastěji se používá jednosměrné válcování, aby se zabránilo příčnému praskání. Plechy získané válcováním mají dobrou kvalitu povrchu s hodnotami drsnosti povrchu Ra v rozmezí od 1.6 do 6.3μm a vynikající tažností s prodloužením 15 % - 20 %. Jsou velmi vhodné pro výrobu panelů karoserií automobilů, potahů letadel a dalších produktů.

Válcování však čelí i některým technickým výzvám. Například teplotní rozmezí pro válcování je relativně úzké, obvykle pouze 50–100 °C.℃a přesná regulace teploty válců a rychlosti válcování je nezbytná, aby se zabránilo vadám, jako jsou praskání hran a vlnitost. Kromě toho v současné době v Číně existují určitá omezení šířky válcovaných plechů, přičemž maximální šířka je 2000 mm.

 

3. Tváření výkovků: Volba pro výrobu vysoce pevných dílů

Kování zahrnuje umístění zahřátých předvalků hořčíkové slitiny (při teplotách mezi 200 a 400 °C)℃) do kovací formy a působením rázu nebo statického tlaku pomocí lisu se vyvolá plastická deformace polotovaru, čímž se získají díly požadovaného tvaru. Kování může zcela eliminovat vnitřní vady odlitků, jako je pórovitost a uvolnění, a zvýšit pevnost v tahu hořčíkových slitin na více než 400 MPa, což je o více než 50 % více než u odlitků. Tváření kováním je proto vhodné pro výrobu základních součástí, které snášejí velké zatížení, jako jsou klikové hřídele automobilů a kotouče turbín leteckých motorů.

Izotermické kování je běžnou technologií v kování. Během izotermického kování se zápustka a polotovar udržují na stejné teplotě (obvykle mezi 250 a 350 °C).℃), což může zabránit poklesu plasticity hořčíkových slitin v důsledku rychlého ochlazování a umožnit tváření složitých zakřivených povrchových dílů. Výrobní cyklus izotermického kování je však relativně dlouhý, přičemž výroba jednoho kusu obvykle trvá 1 až 2 hodiny, a náklady jsou relativně vysoké, přibližně 3 až 5krát vyšší než u tlakového lití.

 

 

Technologie tváření hořčíkových slitin pomáhá utvářet budoucnost lehkých materiálů (vstřikování polotuhých materiálů)

 

Technologie vstřikování polotuhých hmot: Nový úsvit pro tváření hořčíkových slitin

 

1. Princip tváření

Při pokojové teplotě jsou granulované suroviny z hořčíkové slitiny nuceně dopravovány z násypky do válce. Jak se šnek ve válci otáčí, částice slitiny jsou postupně tlačeny směrem k formě. Když částice procházejí topnou zónou válce, transformují se do polotuhého stavu. V důsledku smykového působení šroubovice se původně polotuhá dendritická struktura slitiny dále přeměňuje na granulovanou primární fázovou strukturu. Když kumulativní objem polotuhé slitiny dosáhne předem stanoveného požadavku, je vstřikována do předehřáté formy vysokou rychlostí 5 m/s a proces tváření je dokončen. V současné době se tato technologie široce používá při výrobě vzhledových dílů pro notebooky, kryty herních konzolí, myši, fotografické vybavení, lékařské kryty atd.

2. Průběh procesu

Technologie vstřikování (formování) polotuhých hmot je odvozena od procesu vstřikování plastů a používá se hlavně v procesu tváření kovových materiálů. Její základní postup je následující: stříkání separačního prostředku pro formy → uzavření formy → injekce → formující → odstranění tvarované části.

3. Výhody procesu

Po výrobě krytů notebooků a dalších komponentů pomocí technologie polotuhého vstřikování plastů mají tyto materiály významné výhody, jako je rovnoměrná mikrostruktura a absence dutin způsobených smršťováním nebo pórovitostí. Jejich komplexní mechanické vlastnosti jsou podobné vlastnostem kovaných dílů a převyšují tradiční tlakově lité díly. Díky této technologii lze účinně zlepšit mechanické vlastnosti lehkých slitin, jako jsou slitiny hořčíku a hliníku.

Ve srovnání s tradičními procesy tlakového lití se výhody technologie vstřikování polotuhých materiálů projevují zejména v následujících aspektech:

1. Hotový výrobek má nízkou pórovitost a výrazně zlepšené mechanické vlastnosti;

2. Má vynikající rozměrovou přesnost a silnou rozměrovou stabilitu;

3. Poměr tloušťky stěny (L/D) formy je vyšší, což umožňuje vytváření tenkostěnných dílů;

4. Dokáže dosáhnout jednodílného tvarování složitých a přesných konstrukčních výrobků;

5. Smrštění během procesu lisování je malé a provozní teplota je nízká, což pomáhá prodloužit životnost formy;

6. Množství odpadu vznikajícího z vtoků, žlabů a přepadových kanálů během procesu formování je malé;

7. Obtížnost řízení procesu je nízká, kvalita produktu je stabilní a výtěžnost výroby je vysoká;

8. Doba tuhnutí kovu se zkracuje, což snižuje spotřebu energie a zatížení životního prostředí během procesu lisování;

9. Není potřeba žádná pec, což zjednodušuje výrobní proces a pro zaměstnance je provoz bezpečnější a pohodlnější.

 

Budoucí výhled technologie tváření hořčíkových slitin

S neustálým technologickým pokrokem a neustálým růstem poptávky v průmyslu bude technologie tváření hořčíkových slitin čelit novým rozvojovým příležitostem a výzvám. V budoucnu se technologie odlévání bude modernizovat směrem k vysoké přesnosti a nízké spotřebě energie. Například technologie vakuového lití pod tlakem bude kombinována s technologií umělé inteligence pro sledování parametrů lití pod tlakem v reálném čase, čímž se sníží míra zmetkovitosti odlitků ze současných 5 % - 8 % na 1 % - 2 %. Lití do písku se může vyvinout směrem k „3D tištěným pískovým jádrům“, což zkrátí výrobní cyklus o 50 % a bude vhodnější pro výrobu zakázkových velkých dílů. Technologie deformace se zaměří na prolomení omezení širokých šířek a tenkých stěn. Očekává se, že technologie válcování prolomí limit šířky s cílem dosáhnout více než 3000 mm, aby uspokojila poptávku po velkých krycích dílech u vozidel s novými energetickými zdroji. Technologie extruze se může vyvinout směrem k „kontinuální extruzi“, což umožní výrobu nekonečně dlouhých profilů a sníží náklady na profily z hořčíkových slitin používaných ve vysokorychlostní železnici a metru.

Vzhledem k postupnému snižování nákladů na zařízení (v současné době klesla cena polotuhého zařízení na dvojnásobek ceny tradičního tlakového lití (včetně podpůrné pece) a očekává se, že cena bude s rostoucím objemem výroby nadále klesat a do roku 2030 se pravděpodobně vyrovná), předpovídáme, že technologie polotuhých materiálů postupně nahradí trhy se středními až vyššími tlakovými litími a některé trhy s kováním. Někteří odborníci předpovídají, že do roku 2027 se podíl polotuhých tvářených dílů z hořčíkových slitin zvýší ze současných 5 % na 20 %, čímž se dosáhne velkého uplatnění v automobilových konstrukčních dílech, přesných elektronických součástkách a dalších oblastech. Závěr

Závěrem lze říci, že vlna odlehčování se šíří a hořčíkové slitiny se díky svým vynikajícím vlastnostem staly v tomto trendu významnou silou. Technologie tváření hořčíkových slitin, od tradičních procesů odlévání a deformace až po špičkovou technologii vstřikování polotuhých hmot, představují klíč k přeměně výhod hořčíkových slitin na praktické výrobky. Každá inovace a průlom pohání rozšiřování a prohlubování aplikací hořčíkových slitin.

 

Tým Vigor má více než 20 let zkušeností s odléváním, kováním, tvářením za studena a následnou úpravou, a také robustní dodavatelský řetězec pro povrchovou úpravu. Pokud vám s něčím můžeme pomoci nebo chcete vyvinout jakékoli díly, kontaktujte nás prosím na adrese info@castings-forging.om