鎂合金制件鑄造成形可采用重力澆注、低壓鑄造和壓鑄。近年來又出現(xiàn)觸變注射成型新技術(shù)。其中以壓鑄的工藝及設(shè)備最為成熟，目前國內(nèi)外的鎂合金制件絕大多數(shù)用壓鑄法生產(chǎn)。
1） 鎂合金制件的壓鑄成型：
由于鎂合金溶液易氧化以致燃燒，鑄造時(shí)熱裂傾向比鋁合金大，因此鎂合金在熔化、澆注及壓鑄液的溫度控制等方面都比鋁合金壓鑄要復(fù)雜。壓鑄機(jī)分熱室壓鑄機(jī)與冷室壓鑄機(jī)，熱室壓鑄機(jī)的生產(chǎn)效率高，約為同容量冷室壓鑄機(jī)的2倍，但其鎖型力一般在7840kn以下，通常用于質(zhì)量不大（一般在2kg以下）的薄壁鑄件，例如美國White Metal Casting公司生產(chǎn)的外形尺寸為61 0x61 0nm的鎂合金計(jì)算機(jī)外殼，英國Kirt Precision公司生產(chǎn)的2.5kg重的自行車架都是用熱室壓鑄機(jī)生產(chǎn)的。
冷室壓鑄機(jī)應(yīng)用更廣，美國Prince公司于1 990年生產(chǎn)出一臺(tái)鎖型力達(dá)13.72MN的世界最先進(jìn)的大型鎂合金冷室壓鑄機(jī)，該件集熔化、壓鑄于一體，并采用了取件機(jī)器人。冷室壓鑄機(jī)適于生產(chǎn)壁厚較厚質(zhì)量較重的制件，例如奧迪汽車公司的尺寸為1440x3.5mm，重量為4.2kg的汽車儀表板，是在裝有自動(dòng)澆鑄機(jī)構(gòu)，鎖型力為24.50MN的冷室壓鑄機(jī)上生產(chǎn)的。美國通用汽車公司的尺寸為1470x300x2mm的直角承梁，重1.8Kg用M60B鎂合金在鎖型力為21.56MN的冷室壓鑄機(jī)上壓鑄而成。此外，如汽車座椅、框架、汽車輪轂等產(chǎn)品均是用冷室壓鑄機(jī)生產(chǎn)的。據(jù)報(bào)道，在1992年，美、日用于生產(chǎn)鎂合金鑄件的冷、熱室壓鑄機(jī)就超過了160臺(tái)。我國臺(tái)灣省近年來鎂合金壓鑄事業(yè)發(fā)展也很快，到2001年廠商數(shù)已有40余家，擁有冷、熱室壓鑄機(jī)超過220臺(tái)，年產(chǎn)8600噸鎂合金制品。據(jù)報(bào)道，目前我國大陸的鎂合金壓鑄件生產(chǎn)企業(yè)只有8家，在建的8家[7]，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國內(nèi)、外的發(fā)展需求。
2） 鎂合金壓鑄技術(shù)的發(fā)展趨勢
鎂合金壓鑄與其它金屬的壓鑄一樣，在壓鑄過程中鎂合金液以高速的紊流成彌散狀態(tài)充填壓鑄型腔，使腔內(nèi)氣體無法排除，形成高壓微孔或溶在合金內(nèi)。這些氣孔在高溫下會(huì)折出或膨脹導(dǎo)致鑄件變形或者面鼓包。因此用傳統(tǒng)的壓鑄方法生產(chǎn)的鎂合金壓鑄件與其它合金壓鑄件一樣，不能進(jìn)行熱處理強(qiáng)化，也不能在較高的溫度下使用。為了消除此缺陷，提高壓鑄件的質(zhì)量，擴(kuò)大壓鑄件技術(shù)的使用范圍，近年來研究開發(fā)了一些新的壓鑄技術(shù)，如真空壓鑄，半固態(tài)觸變壓鑄技術(shù)等。
真空壓鑄是在壓鑄過程中抽出型腔內(nèi)的氣體，以減少或消除在壓鑄件內(nèi)的氣孔和溶解氣體，提高壓鑄件的力學(xué)性能和表面質(zhì)量。真空壓鑄鎂合金件的最小壁厚為1．5-2．0mm，真空度小于或等于80kPa，沖頭速度最大達(dá)10m／s，鑄件強(qiáng)度可提高10％以上，韌性提高20-50％，目前已成功地用真空壓鑄法生產(chǎn)出鎂合金汽車輪轂和方向盤等一批主要汽車零件。
半固態(tài)觸變壓鑄技術(shù)
（Thixomolding）：觸變注射成型的工藝過程接近于注塑成型，其裝備原理如圖1所示。首先將鎂合金錠加工切制成細(xì)顆粒狀，將此鎂合金顆粒裝入料斗中，強(qiáng)制輸送到粒筒中，粒筒中旋轉(zhuǎn)的螺桿驅(qū)使鎂合金顆粒向模具方向運(yùn)動(dòng)，當(dāng)其到達(dá)粒筒的加熱部位時(shí)，合金顆粒呈部分熔融狀態(tài)，在螺旋體的剪切作用下，具有枝晶組織的合金料形成了具有觸變結(jié)構(gòu)的半固態(tài)合金，當(dāng)其累積到一定體積時(shí)，被高速（5.5m／s）注射到抽成真空的預(yù)熱型腔中成形。半固態(tài)合金在外力作用下可以象熱塑性塑料一樣流動(dòng)成形，但觸變注射成形的溫度，壓力以及螺桿旋轉(zhuǎn)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于注塑設(shè)備的。成形的加熱系統(tǒng)采用了電阻和感應(yīng)加熱的復(fù)合工藝，將合金加熱至582±2℃，固相體積分?jǐn)?shù)達(dá)60％，同時(shí)通入氬氣進(jìn)行保護(hù)。
與傳統(tǒng)的壓鑄相比，觸變注射成形無需液態(tài)金屬熔融和澆注等過程，生產(chǎn)過程較為清潔，安全和節(jié)能。沒有熔液產(chǎn)生，單位成形件的原材料消耗大為減少，無爆炸危險(xiǎn)，無需SF6氣體保護(hù)，消除SF6對臭氧層的破壞，成形過程中卷入的氣體大幅度減少，零件孔隙度小于0.069％，因此成形件可以熱處理，成形件致密度高，機(jī)械性能好，耐蝕能力強(qiáng)。與傳統(tǒng)壓鑄相比，工作溫度約降低100℃，有利于提高壓鑄模壽命，并使其生產(chǎn)過程具有良好的一致性，減少了鎂鑄件在型內(nèi)的收縮率，減少了鑄件的脫型阻力，提高了鑄件的尺寸精度，零件表面質(zhì)量好，可鑄造壁厚達(dá)0.7-0.8mm的輕薄件。目前已用此法生產(chǎn)出汽車的傳動(dòng)器殼體、蓋、點(diǎn)火器殼體等，所用的鎂合金是AZ91D.高度自動(dòng)化的鎂合金半固態(tài)射鑄成形機(jī)及其生產(chǎn)線在工業(yè)發(fā)達(dá)國家發(fā)展很快，我國臺(tái)灣省的鎂合金壓鑄業(yè)也在開始大量使用半固態(tài)射鑄成形機(jī)，僅華孚公司一家在2002年就計(jì)劃采購5-8臺(tái)全新的半固態(tài)射鑄機(jī)，今后它將成為生產(chǎn)鎂合金鑄件的主流。 鎂合金制件鑄造成形可采用重力澆注、低壓鑄造和壓鑄。近年來又出現(xiàn)觸變注射成型新技術(shù)。其中以壓鑄的工藝及設(shè)備最為成熟，目前國內(nèi)外的鎂合金制件絕大多數(shù)用壓鑄法生產(chǎn)。
1） 鎂合金制件的壓鑄成型：
由于鎂合金溶液易氧化以致燃燒，鑄造時(shí)熱裂傾向比鋁合金大，因此鎂合金在熔化、澆注及壓鑄液的溫度控制等方面都比鋁合金壓鑄要復(fù)雜。壓鑄機(jī)分熱室壓鑄機(jī)與冷室壓鑄機(jī)，熱室壓鑄機(jī)的生產(chǎn)效率高，約為同容量冷室壓鑄機(jī)的2倍，但其鎖型力一般在7840kn以下，通常用于質(zhì)量不大（一般在2kg以下）的薄壁鑄件，例如美國White Metal Casting公司生產(chǎn)的外形尺寸為61 0x61 0nm的鎂合金計(jì)算機(jī)外殼，英國Kirt Precision公司生產(chǎn)的2.5kg重的自行車架都是用熱室壓鑄機(jī)生產(chǎn)的。
冷室壓鑄機(jī)應(yīng)用更廣，美國Prince公司于1 990年生產(chǎn)出一臺(tái)鎖型力達(dá)13.72MN的世界最先進(jìn)的大型鎂合金冷室壓鑄機(jī)，該件集熔化、壓鑄于一體，并采用了取件機(jī)器人。冷室壓鑄機(jī)適于生產(chǎn)壁厚較厚質(zhì)量較重的制件，例如奧迪汽車公司的尺寸為1440x3.5mm，重量為4.2kg的汽車儀表板，是在裝有自動(dòng)澆鑄機(jī)構(gòu)，鎖型力為24.50MN的冷室壓鑄機(jī)上生產(chǎn)的。美國通用汽車公司的尺寸為1470x300x2mm的直角承梁，重1.8Kg用M60B鎂合金在鎖型力為21.56MN的冷室壓鑄機(jī)上壓鑄而成。此外，如汽車座椅、框架、汽車輪轂等產(chǎn)品均是用冷室壓鑄機(jī)生產(chǎn)的。據(jù)報(bào)道，在1992年，美、日用于生產(chǎn)鎂合金鑄件的冷、熱室壓鑄機(jī)就超過了160臺(tái)。我國臺(tái)灣省近年來鎂合金壓鑄事業(yè)發(fā)展也很快，到2001年廠商數(shù)已有40余家，擁有冷、熱室壓鑄機(jī)超過220臺(tái)，年產(chǎn)8600噸鎂合金制品。據(jù)報(bào)道，目前我國大陸的鎂合金壓鑄件生產(chǎn)企業(yè)只有8家，在建的8家[7]，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國內(nèi)、外的發(fā)展需求。
2） 鎂合金壓鑄技術(shù)的發(fā)展趨勢
鎂合金壓鑄與其它金屬的壓鑄一樣，在壓鑄過程中鎂合金液以高速的紊流成彌散狀態(tài)充填壓鑄型腔，使腔內(nèi)氣體無法排除，形成高壓微孔或溶在合金內(nèi)。這些氣孔在高溫下會(huì)折出或膨脹導(dǎo)致鑄件變形或者面鼓包。因此用傳統(tǒng)的壓鑄方法生產(chǎn)的鎂合金壓鑄件與其它合金壓鑄件一樣，不能進(jìn)行熱處理強(qiáng)化，也不能在較高的溫度下使用。為了消除此缺陷，提高壓鑄件的質(zhì)量，擴(kuò)大壓鑄件技術(shù)的使用范圍，近年來研究開發(fā)了一些新的壓鑄技術(shù)，如真空壓鑄，半固態(tài)觸變壓鑄技術(shù)等。
真空壓鑄是在壓鑄過程中抽出型腔內(nèi)的氣體，以減少或消除在壓鑄件內(nèi)的氣孔和溶解氣體，提高壓鑄件的力學(xué)性能和表面質(zhì)量。真空壓鑄鎂合金件的最小壁厚為1．5-2．0mm，真空度小于或等于80kPa，沖頭速度最大達(dá)10m／s，鑄件強(qiáng)度可提高10％以上，韌性提高20-50％，目前已成功地用真空壓鑄法生產(chǎn)出鎂合金汽車輪轂和方向盤等一批主要汽車零件。
半固態(tài)觸變壓鑄技術(shù)
（Thixomolding）：觸變注射成型的工藝過程接近于注塑成型，其裝備原理如圖1所示。首先將鎂合金錠加工切制成細(xì)顆粒狀，將此鎂合金顆粒裝入料斗中，強(qiáng)制輸送到粒筒中，粒筒中旋轉(zhuǎn)的螺桿驅(qū)使鎂合金顆粒向模具方向運(yùn)動(dòng)，當(dāng)其到達(dá)粒筒的加熱部位時(shí)，合金顆粒呈部分熔融狀態(tài)，在螺旋體的剪切作用下，具有枝晶組織的合金料形成了具有觸變結(jié)構(gòu)的半固態(tài)合金，當(dāng)其累積到一定體積時(shí)，被高速（5.5m／s）注射到抽成真空的預(yù)熱型腔中成形。半固態(tài)合金在外力作用下可以象熱塑性塑料一樣流動(dòng)成形，但觸變注射成形的溫度，壓力以及螺桿旋轉(zhuǎn)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于注塑設(shè)備的。成形的加熱系統(tǒng)采用了電阻和感應(yīng)加熱的復(fù)合工藝，將合金加熱至582±2℃，固相體積分?jǐn)?shù)達(dá)60％，同時(shí)通入氬氣進(jìn)行保護(hù)。
與傳統(tǒng)的壓鑄相比，觸變注射成形無需液態(tài)金屬熔融和澆注等過程，生產(chǎn)過程較為清潔，安全和節(jié)能。沒有熔液產(chǎn)生，單位成形件的原材料消耗大為減少，無爆炸危險(xiǎn)，無需SF6氣體保護(hù)，消除SF6對臭氧層的破壞，成形過程中卷入的氣體大幅度減少，零件孔隙度小于0.069％，因此成形件可以熱處理，成形件致密度高，機(jī)械性能好，耐蝕能力強(qiáng)。與傳統(tǒng)壓鑄相比，工作溫度約降低100℃，有利于提高壓鑄模壽命，并使其生產(chǎn)過程具有良好的一致性，減少了鎂鑄件在型內(nèi)的收縮率，減少了鑄件的脫型阻力，提高了鑄件的尺寸精度，零件表面質(zhì)量好，可鑄造壁厚達(dá)0.7-0.8mm的輕薄件。目前已用此法生產(chǎn)出汽車的傳動(dòng)器殼體、蓋、點(diǎn)火器殼體等，所用的鎂合金是AZ91D.高度自動(dòng)化的鎂合金半固態(tài)射鑄成形機(jī)及其生產(chǎn)線在工業(yè)發(fā)達(dá)國家發(fā)展很快，我國臺(tái)灣省的鎂合金壓鑄業(yè)也在開始大量使用半固態(tài)射鑄成形機(jī)，僅華孚公司一家在2002年就計(jì)劃采購5-8臺(tái)全新的半固態(tài)射鑄機(jī)，今后它將成為生產(chǎn)鎂合金鑄件的主流。
