镁合金具有低密度、高比强度和比刚度、良好的阻尼性能、强的电磁屏蔽性和易回收等优点,目前在汽车、通讯等领域应用广泛。目前几乎所有的镁合金产品都为压铸成形。相较于其他成形工艺,压铸成形具有精度高、效率高及低成本等优势。
AZ91D镁合金,具有良好的耐蚀性能和铸造性能,是目前使用非常广泛的压铸镁合金。在通讯领域,越来越多的产品追求精细化和轻量化,镁合金的需求量不断增加。但是,AZ91D镁合金存在熔点低、化学性质活泼,压铸过程中缺陷多、卷气严重等缺点制约了镁合金更大范围的使用,特别是在超薄件的生产上还存在诸多问题,比如力学性能低、精度较差、次品率较高等。目前,3C镁合金电子产品厚度一般在0.8mm以内,如果继续降低厚度,次品率将大幅升高。压射速度过低,补缩不及时,内部缺陷变多,甚至在靠近排气槽位置出现缺料现象;压射速度过高,超薄件笔记本外壳件壁厚将会增加,影响产品质量和安装要求,同时晶粒将会粗化,导致力学性能变差。但是对薄壁件,尤其3C薄壁压铸件压铸工艺要求更为苛刻,型腔高度甚至在1mm以下,熔体流动中受到型腔上下表面产生的摩擦阻力很大,需要提高熔体流动性,即浇注温度。目前尚无针对如此薄壁件压铸参数的报道。
为解决镁合金超薄外壳件压铸成形性差的难题,通过正交试验研究了浇注温度、模具温度和压射速度对铸件力学性能的影响。
图文结果
试验过程中采用的设备为伊之密公司生产的8000kN卧式压铸机,模具采用8418热作模具钢,模具没有真空系统,模具温度由300L(D)型模温机控制,最大输出口温度为300℃。喷涂MK-TF环保镁合金脱模剂,脱模剂与水配比为1∶80。AZ91D镁合金超薄笔记本外壳压铸件见图1,外形尺寸为31mm×21mm×0.65mm,中间位置最薄处厚度仅为0.5mm,图1中标出的1、2、3为拉伸试样取样位置。
结论
(1)通过正交试验发现,浇注温度对AZ91D超薄笔记本电脑外壳件的影响要比模具温度和压射速度的影响大,3者先后顺序为浇注温度、压射速度和模具温度,A4C3B2工艺条件下有最优的抗拉强度,在A4C1B2工艺条件下有最优的屈服强度。
(2)模具温度为210℃,压射速度为5m/s时,随着浇注温度增加,铸件的力学性能呈现出逐渐增加的趋势,而断口缩松、缩孔数目呈现逐渐减少趋势,当浇注温度达到700℃时有最优力学性能,抗拉强度为242.6MPa,屈服强度为206.8MPa。
(3)与一般大厚度镁合金压铸件相比,超薄AZ91D镁合金铸件要求更高的浇注温度、模具温度和压射速度。
本文作者:
罗哲民 李烈军 倪东惠 彭继华
华南理工大学机械与汽车工程学院
李杨德 李卫荣
东莞宜安科技股份有限公司
本文来自:《特种铸造及有色合金》杂志,《压铸周刊》战略合作伙伴