宝山经营挤压镁合金镁挤压坯料

典型镁合金材料生产流程：锭坯加热→一次挤压→切中间坯料→加热→二次挤压→人工时效→拉伸矫直→切头尾与取试样→辊式矫直→手工矫直→检查→切成品与打印→氧化着色→成品检查→包装→入库→发运。
　　大家都比较熟悉铝合金材料挤压的过程，但对于镁合金的挤压过程可能较为陌生，因此，需要特别注意。众所周知，铝合金锭坯可在燃油炉、燃气炉、空气电阻炉、感应电炉中加热，然而，镁合金锭坯只允许在空气电阻炉内加热。笔者挤压镁合金时，在加热铝合金的燃油炉内加热镁合金，结果着火了，幸好没伤人，也没造成火灾；还有一次，在加热铝扁锭的电阻炉内加热镁锭也着火了。因此，在加热镁锭坯时应特别小心。
　　镁合金锭坯的加热温度不高，为防止燃烧，加热温度宜≤470℃，而铝合金的高加热温度可达550℃；镁合金的大挤压速度为20m/min，比硬铝的快，但仅为软铝合金的1/3；热挤压镁合金材料的收缩率比铝合金的大，在设计模具时应注意；挤压镁材的拉矫不可在室温进行，宜加热到150℃～250℃，且须用拉矫机，而铝合金的拉矫可在室温下进行。

压铸件表面总会或多或少地存在着种种缺陷，在出模后进行修整，除去多余的金属（如小块金属）、熔渣、漏道结块、溢出物、排气孔和飞边，修整可与简单的机械加工，如钻孔等一同进行。修整模通常用的是简单的开闭模，但有时也要用较为复杂的模，这取决于产品结构及其对精度的要求。修整模的尺寸精度决定了成品的质量与尺寸。

镁合金工件大都是近净成形的，尺寸也相当，修整后没有必要进行机械加工，有时为了提高表面品质，可进行振动或喷丸处理。而需要二次机加工处理的，通常都是近净成形、偏差严格和重复性良好的工件。

镁合金的抗蚀性低，因此，压铸件应进行化学防腐蚀处理和表面喷涂处理。防蚀处理在铬酸盐、磷酸盐钝化剂中进行钝化和阳极氧化处理，生成的氧化膜不但能提高镁合金的抗蚀性，而且能提高基底和喷涂层的粘结力。

对压铸件进行喷涂和喷丸处理，以提高表面质量，常用的涂料为：环氧树脂、乙烯树脂、聚氨酯等。此外，为了获得光亮均匀的表面，可进行陶瓷振动抛光处理，削除残余飞边和尖角，还可以进行研磨、抛光和其他研磨处理。

在喷丸处理镁合金压铸件时，应注意附着于工件上的降低抗蚀性的杂质微粒，好用铝丸、玻璃球和Al2O3粒子作喷丸介质，不得采用含有Fe、Cu或Ni的粒子作为喷丸，钢丸也不可用，且镁合金工件不能使用其他金属用过的喷丸进行处理。

安全工作

在镁合金压铸车间，要将安全工作放在。由于镁及镁合金的化学性质极为活泼，在生产时极易氧化、燃烧，甚至爆炸，采取对应的安全防范措施，可分为以下几方面：

锭的存放

镁及镁合金锭应储于室内，室内温度波动不可过大，不可与水汽直接接触，不可与易燃物品存于同一库内。镁燃烧，不可用水熄灭，否则不但会加速火势，还可能发生爆炸。

泄漏

在熔炼镁及镁合金时，熔体在运动剧烈或与水汽反应时易发生溅洒，因此，工作人员应穿戴防护衣服、鞋、帽、眼镜和面罩。熔炼前，锭块预热到大于150℃，熔炼工具须预热并保持干燥，浸入熔体宜缓慢，使其温度均匀升高，好不使用中空工具，以免带入水汽，引发爆炸。每个炉子、压射缸体和压型下方都应放置安全容器，收集溢出物。如果是镁及镁合金粉末自燃，不要快速移开安全容器。此外，洒落在混凝土地板上的熔体会与地面上的水汽发生剧烈反应。

镁反应

液态镁或镁合金可与氧化铁发生镁热反应，宜尽量减少坩埚壁及其他与熔体接触的钢件上形成碎屑和尘渣。

灭火

若发生火灾，应立即采用灭火剂覆盖燃烧表面，阻止其接触空气中的氧。按灭火递减顺序，可采用的灭火剂有：干燥的镁及镁合金的低熔点盐熔剂、干燥的无铸铁氧化物碎片、干砂以及适合灭火的D型灭火器。高压D型灭火器易导致火灾蔓延，只有在万不得已的情况下才采用。在镁及镁合金火灾中，不得使用水、泡沫、SO2、CO2和CCl4灭火。清理镁合金压铸件时，采用湿法处理以免粉尘飞扬；机加时应采用切削液，以降低加工区内温度。

在挤压出模口或脱模后可对高温挤压材进行在线淬火，也可以精整后进行离线淬火。淬火后的挤压材具有细小的弥散显微组织，人工时效后，力学性能可有较大提高。

挤压镁合金的使用状态为T5、T6、F。T5为在线淬火后再进行人工时效的状态。T6为固溶处理与人工时效状态。固溶处理不但可提高材料强度，使其韧性大化，还可以改善抗震性能。固溶处理后再进行人工时效，可使材料强度性能大化，但韧性有所下降。F为原加工状态，即挤压状态，挤压后不进行任何热处理。

ZK60、WE43、WE54合金挤压材的热处理状态为T5、T6。ZK系列合金挤压材不但有高的力学性能，而且各向同性得到改善。WE系材料的室温力学性能对热处理不敏感，但能提高其高温稳定性。AZ61合金和AZ80合金挤压材也有时效强化作用，经T5或T6处理后，强度性能虽稍有提高，但塑性却大幅下降。ZK系列合金挤压材既有高的强度又有良好的塑性，没有必要进行热处理。

镁合金在热加工、矫直和焊接后都残留着应力，需进行退火，以消除应力。挤压镁材与轧制硬状态板材焊于一起时也进行退火，以消除残余应力；减少扭曲变形，在150℃加热60分钟即可消除应力，不需要在260℃退火。挤压镁合金的退火制度：AZ31B、AZ31C，345℃；AZ61A，345℃；AZ80A，385℃；ZK60A，290℃；保温1小时至数小时。

挤压镁合金材料消除应力退火规范见表1。若合金的Al含量大于1.5%，这种处理是的，不但可防止变形，而且更重要的是可以预防应力腐蚀开裂。镁合金挤压材的固溶处理及人工时效制度见表2。AZ71A合金材料固溶处理后，于65℃水中淬火或于其他冷却强度相当的介质中淬火。其他镁合金材料固溶处理后可在静止的空气中冷却，即可以达到淬火效果。

务必注意，淬火时冷却介质不可直接接触挤压模，以免模具开裂；淬火后应对材料进行精整矫直，可采用辊矫，也可以压力矫或拉矫，但拉矫相当困难，而辊矫则十分方便。断面形状简单的角材、槽材、工字材、圆管和带内筋的圆管都可以辊矫。拉矫可确保材料的直线度，但要在加热状态下进行。挤压材料的矫直温度为200℃～225℃，变形量应≤3%。在矫直截面厚度≤10mm的薄材料时，宜采用接触电热法加热，加热5秒~2分钟；而对截面厚度大于10mm的材料，宜利用挤压后的余热进行即时矫直。

在挤压镁合金时，应特别注意安全：应及时清除锯切锭坯上的大小毛刺，因为它们极易燃烧，锯切时也有着火、爆炸的危险；积存的切屑应及时清除，当切屑粒子小于80m时，环境则相当危险，工作人员切勿大意。

在镁合金的应用产品中，压力加工产品、铸造产品以及非结构应用呈三足鼎立之势，自镁实现工业化应用以来,镁在冶金工业(配制铝合金、钢脱硫、球墨铸铁等)中的应用占50%-65%,加工镁及镁合金半成品(板、带、管、棒、型材)材料的占比很小,仅为1%-1.6%，挤压材(管、棒、型材)占的比例更小，只有0.4%-0.8%。因此，每年须进行表面处理的挤压镁材量不多。挤压镁材的表面处理方法有氧化着色、阳极氧化、电镀等。

挤压镁材的氧化着色

挤压镁材氧化着色工艺流程及参数见表1，其预处理(脱脂、水洗、酸洗、光亮蚀洗)及氧化处理后的水洗等处理与前面介绍的相同。

槽液配制与管理

根据槽的容积计算所需的化工产品，加水至1/2容积，将化工产品一一加入槽中，对除油槽与氧化槽加热、开风机、搅拌,而对酸洗槽与光洗槽在室温下开风机、搅拌。搅均后加水至规定容积，再搅拌均匀,取样分析，试氧化，合格后方可正式生产。在使用期间应定期对槽液成分进行化学分析。

氧化膜缺陷修补

挤压材表面上的氧化膜应均匀、牢固，若检查不合格，可作如下修补：

清除不合格膜层，重新处理。

局部清除有缺陷的氧化膜,再用补色液着色，常用的补色液见表2。用汽油或工业酒精擦净油污后,用玻璃砂布轻轻打磨，露出干净的镁，以压缩空气吹净粉尘，用浸以酒精液的纱布擦净表面，晾干后用缠锦纱或棉花的玻璃棒或木棒,蘸上氧化液在表面上反复涂擦约35s，晾干后即可。

目前镁合金制造工艺技术能够有效的实现利用镁合金制造集成性能较高的车辆结构构件，一方面，镁合金具有良好的铸造性，加工条件较为简答，加工工艺简单，且加工有效性较高，不易产生废品；另一方面，镁合金较高的阻尼系数，能够增添汽车结构的抗震性，十分符合汽车工业制造对于材料的多项功能的追求目标。目前，镁合金在车辆结构构件的制造中广泛应用，例如在车辆的传动系统中，在离合器外壳、齿轮箱外壳、离变速箱外壳等零件的铸造方面就大量的使用了镁合金。在车体结构中，车门内衬、仪表板、车灯外壳、引擎盖、车身骨架、底盘系统转向架等也大量使用了镁合金压铸产品。许多国外发达国家对于镁合金的应用程度要远远国内汽车制造业，例如品牌兰博基尼、保时捷等都采用了镁合金减重设计，其车辆的相关性能都得到了很好的提升。但由于国内基于汽车安全性的考虑，对于镁合金材料的应用情况较少，仍多用铝合金的形式来对汽车重量进行控制。

镁合金副驾驶座椅骨架

常规车型的驾驶座椅骨架主要为钢件，其中包括靠背骨架、座垫骨架和滑轨。因为，常规车型的改制存在一定的限制，按照轿车座椅设计的有关规定，为了汽车性能，将副驾驶座位的椅骨架替换为镁合金。制作工艺主要应用挤压、弯曲和冲压，镁合金件的焊接技术为氢弧焊，使用结构胶连接所有材料零部件。经过实践之后，镁合金副驾驶座椅骨架的质量显示为12.66kg，和钢结构件对比质量减轻了8.3%。

镁合金前、后副车架

为镁合金前、后副车架技术参数能够满足规定要求，需要完善原本的结构设计。设计过程中，通过楔形加强筋、局部位置设置纵向加强梁以及局部增厚这三种要求进行结构设计，并对终设计成果展开验证、分析，可以得出设计而成的镁合金前、后副车架技术参数与规定相符。这一部分所应用的工艺主要有挤压、弯曲和整形，焊接制造则是以分段制造、环形焊与角焊为主，结束焊接操作之后压入支承套橡胶内衬，使用螺栓连接轿车，同时设置复合材料垫圈，达到良好的联接效果。经过轻量化设计之后的镁合金前、后副车架，其质量与钢件相比分别减轻了50.5%、62.3%。

镁合金轮辋

按照镁合金制造的有关规定，轮辋小辐条根部位置要进行挖深处理，镁合金车轮要满足性能要求，弯曲疲劳、径向疲劳的大应力相比镁合金材料的疲劳强度小于110MPa，使用期限超过107次。经过实践可知，轻量化设计之后的镁合金轮辋质量降低为7.9kg，相比铝合金材料的轮惘减轻了37%。

3D打印

3D打印技术是诸多新技术的一种，是以新车模型、工具的实际运用为前提研发的技术。通过扫描镜、激光束等部件制作镁合金零部件，有效提升了零部件制作的速度。如今，3D打印技术已经在汽车企业中实现普及，节省研发成本的同时很好的提升了研发效率，可以满足要求多、批量小的客户。

用于制造汽车零部件的镁合金种类较多，包括Mg-Mn合金、Mg-Zn合金和Mg-Al合金。其中，Mg-Al合金用量大，因为添加Al元素能提高镁合金的强度及铸造性能，而且成本较低。在Mg-Al合金加入少量Mn元素可降低杂质Fe的含量比。基于Al、Mn元素设计的镁合号有AZ系列的AZ91D和AM系列的AM60等。