KRATKO

Магнезијумско штампање за аутомобилско лагано тежиште је специјализовани производни процес који користи технологија топлог обликовања (обично 200 °C300 °C) да би се магниевни легури обликовали у структурне компоненте. За разлику од традиционалног лијечења штампањем кованог магнезијума (претежно АЗ31Б уколико је потребно, то ће бити могуће и уколико је потребно. 33% смањење тежине у односу на алуминијум и до 75% преко челика. Овај процес превазилази хексагоналну кристалну структуру метала, која узрокује крхкост на собној температури, што је чини критичном границом за ефикасност возила следеће генерације.

Лескотежнији предел: Зашто се магнезијум не користи?

У неуморној потрази за ефикасним аутомобилима, инжењери се стално боре против "спирале масе". Док је алуминијум дуго био стандард за лагање, магнезијумско штампање представља следећи логичан корак у материјалној еволуцији. Магнезијум је најлакши доступни структурни метал, са густином од око 1,74 г/см3, што га чини приближно 33% лакше од алуминијума и 75% лакше од челика. За електрична возила (ЕВ), где се сваки килограм који се уштеди директно преводи у повећани опсег, ове марже нису само инкременталне, већ су трансформативне.

Историјски гледано, магнезијум у аутомобилским апликацијама био је синоним за ливање на штампу помисли на граде инструмента, арматуре за волана и случајеве за преношење. Међутим, лијечење штампањем има својствена ограничења: потребно је дебљи зид (обично најмање 2,02,5 мм) да би се осигурао проток топе, а добијени делови често пате од порозности која ограничава могућности топлотне обраде. Метални штампаж мења ову парадигму. Формирајући ковану магнезијумску плочу, инжењери могу постићи дебљине зидова ниске од 1,0 мм или мање, додатно повећавајући штедњу тежине док имају предност од супериорних механичких својстава кованог материјала, као што су већа гнојивост и чврстоћа за у

Потенцијал примене штампаног магнезијума се протеже изван једноставних заграда. Главни аутомобилски ОЕМ-ови и истраживачка тела успешно су валидирали процес за компоненте велике површине као што су унутрашње врата , оквири седишта и луковице за кров. Ове апликације користе високу специфичну крутост магнезијума и изузетну способност за гушењејење способности да апсорбује вибрације и буку (НВХ) боље од алуминијума или челикапревраћајући структурну неопходност у карактеристику удобности.

Технички изазов: Формирање на собној температури

Ако штампани магнезијум нуди такве предности, зашто није индустријски стандард? Одговор лежи у његовој кристалографији. За разлику од челика или алуминијума, који имају структуру кубичног центра лица (ФЦЦ) или кубичног центра тела (БЦЦ) са многим системима лизања, магнезијум има Хексагонално затварано (ХЦП) кристална структура. На собној температури, ова структура је несаосећајна.

Пластична деформација у металима се јавља када кристалне плочице клизу један преко другог, механизам познат као "клиз". На температури окружења (25°C), магнезијум зависи скоро искључиво од базални систем лизгања , који пружа само два независна режима клизања. Према фон Мизесовом критеријуму, материјалу је потребно најмање пет независних система лизања да би се подвргнуо сложеној деформацији без кршења. Следећи, покушај да се дубоко извуче или хладно штампају сложени делови магнезијума резултира одмах режимом неуспеха као што су озбиљна пуцања или раскола. Материјал једноставно не може да се носи са притиском.

Ово ограничење ствара снажан асиметрија напетости и компресије и анизотропије (направљеност својстава). Магнезијумски листови могу се прилично добро истезати у једном правцу, али се у другом слабо раширују. Да би се ослободио потенцијала материјала, инжењери морају да активирају додатне системе лизањапосебно призматичне и пирамидалне плочице за клиз који постају активни само када је материјал наплаћен топлотом.

Решење: Технологија топлог обликовања (200°C300°C)

Пробив у магнезијуму је toplo oblikovanje - Да ли је то истина? Истраживања показују да повећање температуре магнезијумског листа на између 200°C и 300°C знатно повећава критичан резолуиран стрес за резање (CRSS) потребан за базални клиз, а истовремено смањује енергију активације за небазалне клизне системе. У овом "сладком месту" материјал се претвара из крхкости у пластичност, што омогућава сложене геометрије упоредиве са благим челиком.

Увеђење топлог формирања захтева фундаменталну промену стратегије алата. За разлику од хладног штампања, где алат апсорбује топлоту насталу трчањем, топло формирање захтева да сам алат буде извор топлоте (или бар топлота). Процес обично укључује загревање празног материјала и одржавање штампе на одређеној температури. За АЗ31Б , оптимални прозор се често цитира око 250°C - Да ли је то истина? Превише хладно, и део се пукне; претопло (преко 300 °C), и материјал пати од топлотне омекшавања или грубоће зрна, смањујући коначну чврстоћу делова.

Мазивање је још једна критична променљива. Стандардни мастила за штампање на бази уља се разбијају или диме на овим температурама. Потребни су специјализовани чврсти мастила (као што су графит или ПТФЕ премази) или полимерни филмови на високој температури како би се спречило гарење између листа и штампе. Иако ово додаје сложеност, компромис је остварљивост великог обема. Времена циклуса су смањена на неколико секунди, што чини процес одржив за масовну производњу. Међутим, за извршење овог на маштабу потребна је специјализована стручност. Партнери као што су Shaoyi Metal Technology премостити ову јаз, нудећи прецизна решења за штампање која могу да пређу од брзе прототипе до производње великих количина, придржавајући се строгих стандарда квалитета ОЕМ-а.

Избор материјала: Кључне легуре магнезијумских листова

Не ствара се све магниеје једнако. Успех пројекта штампања често почиње са избором легуре, уравнотежењем формабилности према трошковима и механичким перформансима.

• АЗ31Б (Мг-3%АЛ-1%Зн): Ово је радни коњ света магнезијумских листова. То је комерцијално доступно, умерено је на цени и добро је познато. Иако има лошу формабилност на собној температури (ограничава висину куполе од ~ 12 мм), одлично реагује на топло формирање на 250 °C. То је поуздан избор за већину структурних аутомобилских апликација.
• Заец100 (Мг-Зн-РЕ-Зр): Ова напредна легура укључује елементе ретких земаљских (РЕ) као што је неодим. Додавање ретких земаљских материја мења кристалографску текстуру, а оријентација зрна се рандомизује. Ова "слаба текстура" смањује анизотропију, омогућавајући да се ZEK100 формира на нижим температурама (до 150 °C) или са већом сложеношћу од AZ31B. То је најбољи избор за тешке геометрије где АЗ31Б не успева.
• Е-Форм Плус / Специјализоване легуре: Непрестано се појављују нове власничке легуре, чији је циљ да се температура формирања још више смањи како би се смањили трошкови енергије и времена циклуса. Ови се често фокусирају на рафинисање величине зрна како би се побољшала дугативност кроз механизме клизања границе зрна.

Сравњавајућа анализа: штампање против лијечења

За аутомобилске инжењере, одлука се често сведи на компромис између зрелог процеса ливање на штампу и предности за перформансе штампања. Следеће поређење показује зашто штампање добија простор за специфичне примене:

Будуће изгледе

Како се глобални стандарди емисије оштре и трка за ЕВ убрзава, улога магнезијумско штампање аутомобилска лагања технологија ће се само ширити. Индустрија се креће према мултиматеријалним монтажимаукључујући штампане магнезијумске панеле на алуминијумске или високо чврсте челичне оквире користећи напредне лепиле и самопробивачке нитове (да би се спречила галваничка корозија). Иако су изазови у трошковима сировина и стабилности ланца снабдевања и даље присутни, инжењерски случај за топло формиран магнезијум је неоспоран: он нуди врхунску комбинацију лакоће и издржљивости за возила сутра.

Често постављана питања

1. у вези са Зашто су престали да производе магнијумске точке?

Магнезијумски точкови ("маг") су нестали у вољу за општа потрошачка возила због проблема са корозијом и високих трошкова одржавања. Ране легуре магнезијума биле су веома подложне копању и галваничкој корозији од путних соли. Осим тога, магнезијум може бити крхко и тешко се поправља у поређењу са алуминијем. Модерни ковани магнезијумски точкови постоје, али су углавном резервисани за трке или ултра-луксузни сегменти где перформансе надмашују трошкове.

2. Уколико је потребно. Може ли се магнезијумска легура штампати?

Да, али обично не на собној температури. Стандардне легуре магнезијума као што је АЗ31Б морају бити топло формирано на температурама између 200°С и 300°С. Ова топлота активира додатне системе лизања у кристалној структури, омогућавајући металу да се истеже и формира без пуцања. Неке напредне легуре као што је ZEK100 нуде бољу формабилност на нижим температурама.

3. Која је недостатак легуре магнезијума?

Главни недостаци су: корозија и трошкови - Да ли је то истина? Магнезијум је високо реактиван и налази се ниско на галваничкој серији, што значи да се брзо кородира ако дође у контакт са челиком или влагом без одговарајућег премаза. Такође је скупљи по килограму од челика или алуминијума. Осим тога, хексагонална структура кристала отежава хладно формирање, што захтева енергетски интензивне топле обраде.