本文探討研究了鎂合金壓鑄模具相關(guān)內(nèi)容。

　　在大多數(shù)情況下，鎂合金壓鑄生產(chǎn)的產(chǎn)品與其他合金壓鑄件相類似。鎂合金壓鑄模具也和鋁、鋅合金壓鑄模相似。但是由于鎂合金不同于鋁合金的一些特性，在設(shè)計(jì)壓鑄模時(shí)給予充分考慮，才能設(shè)計(jì)出合理的壓鑄模具，從而高效、經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)鎂合金壓鑄件。

　　一、鎂合金的特性

　　①質(zhì)輕鎂的比重只有1.8G/CM3,鋁合金的比重為2.7G/CM3，鎂合金比鋁合金輕30%，比鋼輕80%。所以，汽車及手提電子產(chǎn)品中鎂合金已成為零件制造成理想材料。

　　②強(qiáng)度鎂合金在金屬及塑料等工程材料中，具有極佳的強(qiáng)度/重量比。

　　③壓鑄性在保持良好的結(jié)構(gòu)條件下，鎂合金允許鑄件壁厚最小達(dá)到0.6mm，這是塑料在相同強(qiáng)度下無(wú)法達(dá)到的。鋁合金的壓鑄性能也要在1.2-1.5mm以上時(shí)才能與鎂合金相比。鎂合金較易壓鑄成型，適合大批量壓鑄生產(chǎn)(生產(chǎn)速度可達(dá)鋁的1.5倍)。此外，鎂合金模的磨損也較鋁為低。

　　④減震鎂有極好的滯彈吸震性能，可吸收震動(dòng)和噪音，用作設(shè)備機(jī)殼可減少噪音傳遞、預(yù)防沖擊和防止凹陷損壞。

　　⑤剛性鎂的剛性為鋁的2倍并比大部分塑膠為高。鎂有良好的抗應(yīng)力阻力。

　　⑥高電磁干擾屏障鎂合金有良好的阻隔電磁波功能，適合生產(chǎn)電子產(chǎn)品。

　　⑦良好的切削性能鎂比鋁和鋅有更好的切削性，使鎂成為更易切削加工的金屬材料。

　　⑧鎂合金的比熱容較小，合金液的冷卻速度快。

　　⑨鎂合金和模具鋼材的親和力小，不易粘附模具。

　　根據(jù)鎂合金的以上特性，下面將鎂合金和鋁合金在設(shè)計(jì)制作上作一些對(duì)比。

　　二、模具設(shè)計(jì)

　　壓鑄模具是一種復(fù)雜的設(shè)備，須完成多項(xiàng)功能。其決定零件的大體幾何形狀，并對(duì)每啤貨之間尺寸偏差有重要影響。使用固定或移動(dòng)的芯子增加了壓鑄的靈活性，可以壓鑄出復(fù)雜的較精密外形的零件。流道和水口系統(tǒng)的幾何形狀決定模具的填充性能。模具的熱條件決定零件固化用及其微觀結(jié)構(gòu)和品質(zhì)。在大量生產(chǎn)時(shí)，模具的導(dǎo)熱性能決定周期時(shí)間。并且模具具有壓鑄件頂出系統(tǒng)。

　　三、模具材料

　　模具組成模穴的部分和熔化金屬直接接觸，必須由能經(jīng)受熱沖擊的鋼材料制成。最常用的是H13鋼或和其具有相似性能的材料。為保證大量啤貨以后的表面質(zhì)量，必須使用含硫量的優(yōu)質(zhì)鋼材。為改善機(jī)械加工性能，供應(yīng)模具制造商的鋼材通常處于具有球形碳顆粒的軟化退火狀態(tài)。在機(jī)械加工以后，模穴部分經(jīng)過(guò)淬火及退火，使硬度在46-48HRC范圍以內(nèi)。

　　只有模具的模穴部分和特殊零件才需要使用H13鋼，這些部分一般占整個(gè)模具重量的20-30%。模具的其它部分使用低碳鋼的中碳鋼制造。對(duì)于幾何開(kāi)關(guān)相對(duì)簡(jiǎn)單的較小壓鑄件，以常使用標(biāo)準(zhǔn)化模塊的模具。

　　鎂合金和鋁合金相比具有更低的熱容，其鐵含量也很低。因此模具具有更長(zhǎng)的壽命。

　　四、零件壽命

　　壓鑄件的質(zhì)量取決于很多因素，包括合金的材料性能，生產(chǎn)參數(shù)，模具和零件的設(shè)計(jì)。零件設(shè)計(jì)者應(yīng)該和模具設(shè)計(jì)者緊密合作，讓零件設(shè)計(jì)者知道壓鑄生產(chǎn)的優(yōu)勢(shì)和局限。

　　部件厚度

　　較小的部件厚度容易達(dá)到所要求的機(jī)械性能，鎂合金良好的填充性能，可以使壓鑄件的厚度少于1mm，常見(jiàn)的壁厚在2-4mm之間。

　　均勻壁厚

　　為避免固化時(shí)的局部熱點(diǎn)，零件的壁厚應(yīng)盡可能均勻。由于固化時(shí)的收縮，局部熱點(diǎn)會(huì)造成氣孔和氣穴的形成。

　　容易的模具填充

　　模具的填充時(shí)間一般是10-100ms，零件的設(shè)計(jì)應(yīng)有助于平穩(wěn)填充，鎂合金的填速度較高，邊緣和拐角處應(yīng)為圓角。

　　使用加強(qiáng)助

　　應(yīng)使用加強(qiáng)助加強(qiáng)零件的強(qiáng)度，而不是通過(guò)增加零件的厚度。設(shè)計(jì)中應(yīng)避免長(zhǎng)筋，防止合金在冷卻凝固過(guò)程中因收縮不一致而產(chǎn)生應(yīng)力和裂紋。

　　出模斜度通常推薦的出模斜度為2-5°，也可采用度為1-3°的設(shè)計(jì)。由于鎂合金與鐵的親和性較低，加之優(yōu)良的熱收縮特性，有時(shí)甚至可以采用零脫模斜度，當(dāng)設(shè)計(jì)壁和型芯時(shí)，較小的起模斜度能夠大幅度減少壓鑄件質(zhì)量。

　　五、尺寸穩(wěn)定性

　　壓鑄是精密的生產(chǎn)過(guò)程，然而很多因素卻可以影響壓鑄件的最終尺寸變化。尺寸變化可分為線性變化，模具間的移動(dòng)，分模線、鑄件和模具翹曲，壓鑄參數(shù)，芯子和出模斜度。必須記住零件的最終變化只是部分取決于模具精度，線性尺寸變化是由下列因素引起：模具溫度的正常波動(dòng)，注射溫度，冷卻速度，鑄件應(yīng)力釋放和模具精度。以上因素除模具精度外，和模具的設(shè)計(jì)和制造沒(méi)有關(guān)系。為減少最終產(chǎn)品的尺寸變化，必須嚴(yán)格控制生產(chǎn)工序。

　　下表為NADCA提供的可以達(dá)到的線性尺寸公差，例如，1000毫米長(zhǎng)零件的鑄公差為±1.2mm。

　　建議線性尺寸公差

　　六、水口、流道、排氣孔

　　注射系統(tǒng)對(duì)于壓鑄件質(zhì)量是非常重要的，以下是設(shè)計(jì)水口系統(tǒng)的注意事項(xiàng)：

　　①水口系統(tǒng)必須和壓鑄機(jī)容量相適應(yīng)，使模穴有必要的填充時(shí)間。

　　②水口可以是不同的幾何形狀，扇形或分枝的。為防止湍流，水口的金屬流體應(yīng)該是平行或分枝的。

　　③設(shè)計(jì)的水口應(yīng)使流動(dòng)距離最短。

　　④相反方向流動(dòng)的液體金屬不應(yīng)在薄壁區(qū)域相遇。

　　⑤由多個(gè)水口填充的零件應(yīng)同時(shí)填充。

　　⑥溢流應(yīng)用來(lái)除去氧化物和殘留的潤(rùn)滑劑，并加熱模具較冷的部分。

　　⑦應(yīng)用連通至模具表面的排氣孔除去模穴內(nèi)生成的氣體。

　　⑧水口和溢流的設(shè)計(jì)應(yīng)可以避免在二次加工時(shí)形成鋸齒紋。

　　七、加熱、冷卻系統(tǒng)

　　模具在生產(chǎn)過(guò)程中維持較穩(wěn)定的溫度范圍，有利于產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)節(jié)拍的穩(wěn)定，同時(shí)也由于波動(dòng)小，溫度疲勞降低，延長(zhǎng)模具壽命，因此，模具設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮加熱、冷卻系統(tǒng)，維持模具的熱平衡。一些3C產(chǎn)品如手機(jī)外殼、手提電腦外殼由于薄壁，要考慮加熱系統(tǒng)布置，使金屬流動(dòng)性能提高。

　　八、壓鑄參數(shù)

　　在壓鑄生產(chǎn)過(guò)程中，選擇合適的工藝參數(shù)是獲取優(yōu)質(zhì)壓鑄件，發(fā)揮壓鑄機(jī)最大生產(chǎn)率的先決條件，是正確設(shè)計(jì)壓鑄模的依據(jù)。壓鑄時(shí)，影響合金液充填成型的因素很多，其中主要有壓射壓力、壓射速度、充填時(shí)間和模具溫度等。這些因素互相影響，互相制約，調(diào)整一個(gè)因素會(huì)引起相應(yīng)的工藝因素變化，因此，正確選擇各工藝參數(shù)十分重要。

　　①壓射速度：由于壓鑄件壁厚和復(fù)雜程度不同，工藝參數(shù)選擇的變化范圍很大，鎂合金同鋅、鋁合金相比，流動(dòng)性更好，慣性更小，而且由于鎂的凝固潛熱小，熱容也小，要在金屬凝固之前充填整個(gè)型腔，因此，鎂合金壓鑄的速度要高于鋁合金，鎂合金壓鑄的沖頭速度比鋁合金快約30%，最大甚至超過(guò)9m/s。

　　②建壓時(shí)間：由于鎂的凝固潛熱較小，鎂合金在充滿整個(gè)型腔后，要迅速地建壓，以補(bǔ)充型腔內(nèi)金屬凝固的收縮，因?yàn)樵趦?nèi)澆口凝固以后再增壓已失去意義，所以鎂合金壓鑄要求建壓時(shí)間短于鋁合金。力勁機(jī)目前的建壓時(shí)間在20ms以內(nèi)。

　　③模具溫度：由于鎂錠的凝固潛熱較小，金屬液以高速度填充型腔，快速凝固，不但能夠縮短壓鑄循環(huán)周期，提高生產(chǎn)效率，而且也減少了模具的熱疲勞，大大延長(zhǎng)了模具的使用壽命。在壓鑄鎂合金時(shí)，通常要保持模具的溫度穩(wěn)定。鎂合金壓鑄時(shí)模具溫度通常保持在220-280℃之間。

　　在鎂合金壓鑄過(guò)程中，如果工藝參數(shù)設(shè)計(jì)得當(dāng)，鎂合金將表現(xiàn)出比鋁合金更好的壓鑄工藝性能。

　　九、模具潤(rùn)滑

　　鎂合金和鋁合金相比更不易蝕模，原因是鎂合金中鐵的含量非常低。然而，當(dāng)熱金屬高速?zèng)_擊模具的某些部件時(shí)，可能產(chǎn)生焊接現(xiàn)象。使用合適的模具潤(rùn)滑劑可以減少這種趨勢(shì)。最常用的是基于水的潤(rùn)滑劑。由于鎂合金的熱容只有鋁合金的2/3，因此不需要把潤(rùn)滑劑用于冷卻媒介，并且使用時(shí)間應(yīng)盡可能的短，一般為鋁合金的50%。為減少水的含量，通常使用較高濃度的潤(rùn)滑劑。