消失模鑄造是一種近無余量、成型的新型鑄造技術(shù),它具有許多的優(yōu)點,如,型砂不需要粘結(jié)劑、鑄件落砂及砂處理系統(tǒng)十分簡便,容易實現(xiàn)清潔生產(chǎn);鑄件沒有分型面及起模斜度,可使鑄件的結(jié)構(gòu)高;加工裝配時間減少,鑄件成本可下降10%—30%等等。
初步試驗研究表明,鎂合金的特點非常適合消失模鑄造工藝,因為鎂合金的消失模鑄造除具有以上特點外,還具有如下特的優(yōu)點:
?、冁V合金在澆注溫度下,泡沫模樣的分解產(chǎn)物主要為烴類、苯類和苯乙烯等氣霧物質(zhì),它們對沖型成型時極易氧化的液態(tài)鎂合金具有自然的保護(hù)作用;
?、诓捎酶缮柏?fù)壓造型避免了鎂合金液與型砂中水分的接觸和由此而引起的鑄件缺陷;
?、叟c目前普遍采用的鎂合金壓鑄工藝相比較,其投資成本大為降低,干砂良好地退讓性減輕了鎂合金凝固收縮時的熱裂傾向;金屬液較慢和平穩(wěn)的充型速度避免了氣體的卷入,使鑄件可經(jīng)熱處理進(jìn)一步提高其力學(xué)性能。所以,鎂合金的消失模鑄造具有較的應(yīng)用前景。
鎂合金的凝固和化學(xué)性能方面的特點,使得鎂合金在消失模鑄造中產(chǎn)生了很多問題,特別是澆不足和氧化燃燒。由于鎂合金低的密度和比熱容,氣化泡沫模樣所需要的熱量來自高溫液態(tài)鎂合金的潛熱從而阻礙了充型,而且鎂合金的結(jié)晶溫度范圍寬,因此消失模充型時金屬液的壓頭作用小,極易過早停止流動,產(chǎn)生澆不足缺陷。鎂合金的化學(xué)反應(yīng)可能通過使用在鎂合金砂型鑄造工業(yè)中應(yīng)用的阻燃劑和輔助使用高孑L隙率的模樣涂料進(jìn)行控制,還可以采用可控氣氛進(jìn)行防止?jié)沧r的氧化燃燒。另外,高密度的泡沫模樣吸收更多的熱量,產(chǎn)生更多的液態(tài)和氣態(tài)產(chǎn)物,降低了鎂合金的充型性。但泡沫模樣在澆注過程中產(chǎn)生的還原性氣氛降低甚至阻止鎂合金的氧化燃燒,了鎂合金在加工成型過程中的安全性,也有利于鎂合金熔體的潔凈。
變形鎂合金中,常用的合金系是Mg—Al—Zn系與Mg—Zn—Zr系。Mg—Al—Zn系變形合金——般屬于中等強(qiáng)度、塑性較高的變形材料,鋁在鎂中的含量為0—8%,典型合金為AZ31、AZ61和AZ81合金,由于Mg—Al合金具有良好的強(qiáng)度、塑性綜合性能,而且價格較低,因此是常用的合金系。Mg—Zn—Zr系合金一般屬于高強(qiáng)度材料,其變形能力不如Mg—Al系合金,一般采用擠壓工藝生產(chǎn),典型合金為ZK60合金。屬高強(qiáng)度變形鎂合金的還有Mg—Mn系,其主要的優(yōu)點是具有優(yōu)良的抗蝕性和可焊性,但鑄造性能差,收縮率大,有熱裂傾向,應(yīng)用較少。另外,添加Nd、Th、Yb、Sc和Mn等元素可顯著提高變形鎂合金的耐蝕性。
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