KRATKO

Magnezijumovo obaranje za automobile je specijalizirani proizvodni proces koji koristi tehnologija toplog oblikovanja (obično 200°C~300°C) za oblikovanje ploča magnezijeve legure u strukturne komponente. Za razliku od tradicionalne odlijevanja na lijevom, stampiranje kovačkog magnezija (uglavnom AZ31B u skladu s člankom 3. stavkom 1. 33% smanjenje težine u odnosu na aluminijum i do 75% iznad čelika. Ovaj proces prevazilazi šesterokutnu strukturu metala, koja uzrokuje krhkost na sobnoj temperaturi, što je čini ključnom granicom za učinkovitost vozila sljedeće generacije.

Zašto se ne može koristiti magnezijum?

U neumoljivoj potrazi za efikasnijim automobilom inženjeri se neprestano bore s "spiralom mase". Dok je aluminijum dugo bio standard za laganje, s masenim udjelom magnezija predstavlja sljedeći logičan korak u materijalnoj evoluciji. Magnezij je najlakši strukturni metal koji je dostupan, s gustoćom od približno 1,74 g/cm3, što ga čini otprilike 33% lakše od aluminija i 75% lakši od čelika. Za električna vozila (EV), gdje svaki uštedjeni kilogram izravno znači veći domet, te marže nisu samo inkrementalne, već su transformativne.

Istorijski gledano, magnezij u automobilskoj primjeni bio je sinonim za liće lijevanje misli na grede instrumentalne ploče, armature za volan i prenošenje. Međutim, odlijevanje na izlivanje ima inherentna ograničenja: zahtijeva deblje zidove (obično najmanje 2,0 2,5 mm) kako bi se osigurao protok topline, a dobiveni dijelovi često pate od poroznosti koja ograničava mogućnosti toplinske obrade. Metalno štampanje mijenja ovu paradigmu. Izgradnjom kovanog magnezijuma inženjeri mogu postići debljine zidova od 1,0 mm ili manje, što dodatno povećava uštedu težine uz istovremeno korištenje vrhunskih mehaničkih svojstava kovanog materijala, kao što su veća fleksibilnost i čvrstoća na umor.

Potencijalni primjeni za stampirani magnezij se protežu izvan jednostavnih zagrada. Glavni proizvođači automobila i istraživačka tijela uspješno su potvrdili postupak za komponente velikih površina kao što su: s druge konstrukcije , okviri sjedala i krovne lukove. U tim primjenama koristi se visoka specifična krutost magnezija i iznimna sposobnost amortizacije njegova sposobnost da apsorbira vibracije i buku (NVH) bolje od aluminija ili čelika pretvarajući strukturalnu nužnost u pogodnost za udobnost.

Tehnički izazov: oblikljivost pri sobnoj temperaturi

Ako magnezijum nudi takve prednosti, zašto nije industrijski standard? Odgovor leži u njenoj kristalografiji. Za razliku od čelika ili aluminija, koji imaju strukturu FCC (Face-Centered Cubic) ili BCC (Body-Centered Cubic) s mnogim sustavima klizanja, magnezij ima S druge strane, za sve proizvode koji sadrže ulje, ne smiju se upotrebljavati dodatni proizvodi. kristalnu strukturu. Na sobnoj temperaturi, ova struktura je notorično neslagan.

Deformacija plastike u metalima nastaje kada se kristalne ravnice klize jedna preko druge, mehanizam poznat kao "skliz". Na temperaturama okoline (25°C), magnezij se gotovo isključivo oslanja na bazalni sustav klizanja , koji pruža samo dva neovisna načina klizanja. Prema von Misesovom kriteriju, materijal treba najmanje pet nezavisnih klizačkih sustava da bi prošao kroz složenu deformaciju bez pukotina. U skladu s tim, pokušaj dubokog povlačenja ili hladnog stampiranja složenih dijelova magnezijuma rezultira trenutnim režimima neuspjeha kao što su ozbiljna pukotina ili razdvajanje. Materijal jednostavno ne može podnijeti pritisak.

Ova ograničenja stvaraju snažan smanjenje napetosti i kompresije i anisotropnost (smjer svojstava). Magnezijumski list se može prilično dobro protezati u jednom smjeru, ali se može krhko pokvariti u drugom. Kako bi se iskoristio potencijal materijala, inženjeri moraju aktivirati dodatne sisteme klizavanja, posebno s masenim udjelom od 0,01 do 0,01 mm koji postaju aktivni samo kada se materijal energizira toplinom.

Rješenje: Tehnologija toplog oblikovanja (200°C~300°C)

Prelom u magnezijumu je toplo oblikovanje - Što? Istraživanja pokazuju da povećanje temperature magnezijuma na između 200°C i 300°C u slučaju da se primjenjuje primjena ovog članka, u skladu s člankom 6. stavkom 1. točkom (a) ovog članka, za sve sustave koji se upotrebljavaju u skladu s ovom Uredbom, primjenjuje se sljedeći postupak: U tom "slatkom mjestu" materijal se preobražava iz krhkog u fleksibilan, što omogućuje složene geometrije usporedive s blagim čelikom.

Uvođenje toplog oblikovanja zahtijeva temeljnu promjenu u strategiji alata. Za razliku od hladnog štampiranja, gdje alat apsorbira toplinu generiranu trenjem, toplo oblikovanje zahtijeva da sam alat bude izvor topline (ili barem toplinski upravljan). Proces obično uključuje zagrijavanje praznog materijala i održavanje matice na određenoj temperaturi. Za AZ31B , optimalni prozor se često navodi oko 250°C - Što? Ako je preduhladno, dio se puca, a ako je prevrano (preko 300°C), materijal se toplinski omekšava ili zrno se grubo čini, što smanjuje snagu konačnog dijela.

Mazanje je još jedna kritična varijabla. Standardni ulje-bazirani mazivaci za obaranje razgrađuju se ili puše na ovim temperaturama. Potrebni su specijalizirani čvrsti mazivaci (kao što su premazi na bazi grafit ili PTFE) ili polimerni filmovi na visokom temperaturi kako bi se spriječilo žuljanje između ploče i mati Iako to dodaje složenost, kompromis je izvodljivost velikog obima. Vrijeme ciklusa smanjeno je na samo nekoliko sekundi, što omogućuje masovnu proizvodnju. Međutim, za to se zahtijeva specijalizirana stručnost. Partneri poput Shaoyi Metal Technology s druge strane, u skladu s člankom 3. stavkom 1. stavkom 2. ovog članka, Komisija je odlučila da se u skladu s člankom 3. stavkom 2.

Sljedeći članak:

Ne stvara se svi magnezij jednaki. Uspjeh projekta pečatanja često počinje odabirom legure, uravnoteženjem oblikljivosti s troškovima i mehaničkim performansama.

• Za upotrebu u proizvodnji goriva: Ovo je konj u svijetu magnezijuma. Na tržištu je, je po razumnoj cijeni i dobro je poznata. Iako ima slab oblikljivost pri sobnoj temperaturi (obustavlja visinu kupole od ~ 12 mm), odlično reagira na toplo oblikovanje na 250 ° C. To je podrazumijevan izbor za većinu konstrukcijskih automobila.
• U skladu s člankom 4. stavkom 1. Ova napredna legura uključuje elemente rijetkih zemaljskih spojeva kao što je neodimij. Dodavanje rijetkih zemaljskih spojeva mijenja kristalografsku teksturu, randomizirajući orijentaciju zrna. Ova "oslabljena tekstura" smanjuje anisotropnost, omogućavajući stvaranje ZEK100-a na nižim temperaturama (do 150 °C) ili s većom složenosti od AZ31B-a. To je najbolji izbor za teške geometrije gdje AZ31B ne uspijeva.
• E-Form Plus / Specijalizirane legure: U skladu s člankom 3. stavkom 1. točkom (a) Uredbe (EZ) br. Ti se često usredotočuju na rafiniranje veličine zrna kako bi se poboljšala fleksibilnost kroz mehanizme klizanja granice zrna.

U skladu s člankom 3. stavkom 1.

Za inženjere u automobilskoj industriji, odluka se često svodi na kompromis između zrelog procesa i liće lijevanje i prednosti štampiranja. Sljedeće usporedbe ukazuju na to zašto se pečatiranje koristi za posebne primjene:

Budući Pogled

Kako se globalni standardi emisije pojačavaju i utrka za električne vozila ubrzava, uloga magnezijum štampanje automobila lakše tehnologija će se samo proširiti. Industrija se kreće prema sklopovima od više materijala, spajajući žigovane magnezijske ploče s aluminijskim ili čeličnim okvirima visoke čvrstoće pomoću naprednih ljepila i samoporeznih nitova (kako bi se spriječila galvanička korozija). Iako ostaju izazovi u troškovima sirovina i stabilnosti lanca opskrbe, inženjerski slučaj za toplom formiranom magnezijem je neporeciv: nudi krajnju kombinaciju lakoće i snage za vozila sutrašnjice.

Često postavljana pitanja

1. Sljedeći članak Zašto su prestali proizvoditi magnezijske kotače?

Magnezijumska kotača ("mags") nisu bila popularna u vozilima za opću potrošnju zbog problema korozije i visokih troškova održavanja. Rane legure magnezijuma bile su vrlo osjetljive na rupu i galvansku koroziju od cestovnih soli. Osim toga, magnezijum može biti krhki i teško popraviti u usporedbi s aluminijem. Postoje moderni kovani magnezijumski kotači, ali su uglavnom rezervirani za utrke ili ultra luksuzne segmente gdje performanse prevladavaju nad cijenom.

2. - Što? Može li se magnezijumna legura obrisati?

Da, ali obično ne na sobnoj temperaturi. Standardne legure magnezijuma kao AZ31B moraju biti toplo formirano u slučaju da se metal ne rastegne i ne formira bez pukotina, u slučaju da se metal ne rastegne, on se može izliječiti i formirati. Neke napredne legure poput ZEK100 nude bolju oblikljivost na nižim temperaturama.

3. Koja je mana legure magnezija?

Glavne nedostatke su: korozijski i trošak - Što? Magnezij je vrlo reaktivan i nalazi se nisko na galvanskoj seriji, što znači da se brzo korozira ako dođe u kontakt s čelikom ili vlažnom bez odgovarajućih premaza. Također je skuplji po kilogramu od čelika ili aluminija. Osim toga, zbog šestokutne strukture kristala teško se može formirati hladno, što zahtijeva energetski intenzivne procese toplog formiranja.