目录镁合金结构设计与加工工艺指南 (4)1.目的 (4)2.适用围 (4)3.引用标准 (4)4.镁合金简介 (4)4.1.用途及应用前景 (4)4.1.1材料特点 (4)4.1.2气体与气孔 (6)4.1.3粘模倾向 (6)4.1.4一个令人关心的问题：镁会燃烧，镁屑有没有危险? (6)4.2.镁合金的压铸性能 (7)4.3.成形机的选择 (7)4.4.镁合金产品的加工过程 (8)4.5.镁合金的线性公差 (8)4.6.镁合金的平面度 (9)4.7.机加工余量 (9)5.模具相关 (9)5.1.入水 (9)5.2.入水唧嘴 (10)5.3.模具排气槽 (11)6.镁合金件结构设计 (11)6.1.壁厚 (11)6.2.分色槽 (12)6.3.拔模斜度 (12)6.4.加强筋 (13)6.5.螺丝柱 (15)6.6.止口配合尺寸 (16)6.7.圆角设计 (18)6.8.机加工刀具预留空间 (19)6.9.排风口结构 (19)7.镁合金常见问题与改善方法 (22)7.1.镁合金压铸缺陷分析 (22)7.2.镁合金常见压铸缺陷与改善方法 (22)8.镁合金压铸工艺介绍 (24)8.1.压铸机介绍 (24)8.2.充填过程介绍 (26)8.3.压铸成型要素 (27)8.3.1压射力 (28)8.3.2比压 (28)8.3.3比压的作用与选择 (28)8.3.4胀型力和锁模力 (29)8.3.5速度 (30)8.3.6压射行程 (31)8.3.7温度 (31)8.3.8时间 (32)8.4.压铸涂料 (34)9.镁合金机加及后处理工艺介绍 (34)9.1.冲浇口和溢流槽 (34)9.2.去批锋打磨 (35)9.3.表面处理 (35)9.3.1前期化学转化化膜法 (35)9.3.2后期表面喷涂 (36)9.4.印刷 (37)10.镁合金压铸模具介绍 (37)10.1.浇口及流道排布 (37)10.2.浇口设计 (39)10.3.产品搭桥 (39)10.4.排气槽与渣包 (40)10.5.模具结构图 (40)10.6.压铸模具失效分析 (42)10.6.1热疲劳龟裂 (42)10.6.2熔损冲蚀 (42)10.6.3崩块和断裂 (42)10.6.4型腔塑性变形 (42)11.M5镁合金压铸产品问题点汇总 (43)11.1.裂纹 (43)11.2填充不良 (45)11.3双色槽涂装混色、溢边 (45)12.结束语 (46)镁合金结构设计与加工工艺指南1.目的镁合金件设计与塑胶件、铝合金设计有很多不同，本设计指南介绍了镁合金的材料特性、镁合金模具、镁合金结构设计和加工工艺，供设计工程师参考。
2.适用围本指南适用于公司镁合金产品的机械结构设计。
3.引用标准北美压铸协会(NADCA)标准:ADCI-E1-65ADCI-E5-65ADCI-E13-65ADCI-E15-65GB-T1177-1991铸造镁合金4.镁合金简介4.1.用途及应用前景镁合金在汽车、航空、电信、交通运输和机械行业等应用越来越受重视，采用镁合金铸件取代铝合金或钢铁零部件可有效地减轻机械重量，从而显著地节省能耗，减少环境污染。
如汽车若每减轻100kg，则每公里耗油量可减少0.4L。
所以现在美、日、欧等发达国家开始在汽车上扩大镁合金铸件的应用，镁合金铸件以每年20%～30%的速度增长，其中80%为压铸件。
据国外统计，到2006年镁合金压铸件的年产量将达20多万吨。
因此，镁合金压铸及镁合金压铸机正成为当今压铸行业重要发展项目之一。
4.1.1材料特点镁合金常用的合金化元素是铝和锌。
铝的合金化能提高合金强度及铸造性能。
锌也能提高合金的铸造性能。
为保证铸造性能压铸镁合金的铝含量＞3%，锌含量＜2%。
否则容易产生裂纹。
基于Mg-An-Mn 系的合金AZ91（含锌）和AM60B（不含锌）是室温使用的主要压铸镁合金。
目前AZ及AM这两种系列合金占镁汽车结构件的90%，但它们在150℃以上时其强度显著下降。
目前得到工业应用的压铸镁合金主要有4个系列，即AZ系列（Mg-Al-Zn-Mn）；AM系列（Mg-Al-Mn）；AS系列（Mg-Al-Si）；AE系列（Mg-Al-稀土）。
2006年度开发的2108镁合金用的是AZ91D。
表1中给出了它们中的常用合金的名义成分和性能。
压铸镁合金的成分及性能合金元素组成% 室温拉伸性能Al Zn Mn Si Fe Cumax NimaxRe总量抗拉强度MPa屈服强度MPa伸长率%AZ91D 8.3-9.7 0.35-1.0 0.15-0.50 0.10max 0.005 0.030 0.002 - 230 160 3AM60B 5.5-6.5 0.22max 0.24-0.6 0.10max 0.005 0.010 0.002 - 220 130 6-8Am50A 4.4-5.4 0.22max 0.24-0.6 0.10max 0.004 0.010 0.002 220 120 6-10 AE42 3.4-4.6 0.22max 0.25 - 0.005 0.05 0.005 1.8-3.0 225 140 8-10 AS41B 3.5-5.0 0.12max 0.35-0.7 0.5-1.5 0.0035 0.02 0.002 - 215 140 6合金名称特征应用围AZ91D强度高且耐腐蚀性好电器产品的壳体等AM60B延伸率和抗冲击力大汽车上的方向盘和坐椅等AM50AAS41B抗蠕变性能好汽车上的减速相等符号含义如下：镁的比重大约是铝的2/3，是铁的1/4。
它是实用金属中的最轻的金属。
高强度、高刚性, 镁合金的比重虽然比塑料重，但是，单位重量的强度和弹性率比塑料高，所以，在同样的强度零部件的情况下，镁合金的零部件能做得比塑料的薄而且轻。
另外，由于镁合金的强度-重量比高于铝合金和铁，因此，在不减少零部件的强度下，采用镁合金代替铝或者铁制零部件，可减轻铝或铁的零部件的重量。
传热性好，镁合金的导热系数比塑料高出数十倍，因此，镁合金用于电器产品上，可有效地将部的热散发到外面。
电磁波屏蔽性好，镁合金的电磁波屏蔽性能比在塑料上电镀屏蔽膜的效果好，因此，使用镁合金可省去电磁波屏蔽膜的电镀工序。
机械加工性能好，镁合金比其他金属的切削阻力小，在机械加工时，可以较快的速度加工。
耐凹陷性好，镁合金与其他金属相比抗变形力大，由冲撞而引起的凹陷小于其他金属。
对振动·冲击的吸收性高，由于镁合金对振动能量的吸收性能好，使用在驱动和传动的部件上可减少振动。
另外，冲击能量吸收性能好，比铝合金具有更好的延伸率的镁合金，受到冲击后，能吸收冲击能量而不会产生断裂。
抗蠕变性能好，镁随着时间和温度的变化在尺寸上蠕变少。
再生，镁合金与塑料不同，它可以简单地再生使用且不降低其机械性能，而塑料很难在不降低其机械性能再生使用。
镁合金与其他金属相比，熔点低，比热小，在再生熔解时所消耗的能源是新材料制造所消耗的能源的4%。
4.1.2气体与气孔气孔以各种方式存在于铸件中，一种方式是由于冷却过程中气体从液体中析出，主要是H2，另一些是由于浇注而带入了空气。
镁溶解氢的能力很强，即使铸锭上只有极少量的一点水分，也可能通过水的还原而吸收氢。
然而氮产生氮化物、氧产生氧化物。
因此，大气的影响较小，空气的温度与气体含量有关，也就是镁块必须进行彻底的烘干才能投炉熔化。
4.1.3粘模倾向粘模倾向是指铸造合金粘附在铸型上的倾向。
这种现象对压铸过程的影响很大。
相对塑胶，镁合金侧面脱模力比较大，而且一旦粘模，成品断裂在模具中比较难处理。
4.1.4一个令人关心的问题：镁会燃烧，镁屑有没有危险?手加工工序等产生的镁粉，会由静电而引起着火，所以必须使用湿式吸尘器，即使少量的镁合金粉也不要在干燥的状态下保存。
镁合金在一定的体积下，只要从火源来的热量小于镁合金的散热量，镁合金是不易着火的。
按照日本的第二类危险物判断准则，在小瓦斯火焰下，对触变成形用的镁屑(直径在2～6mm)进行试验，其结果镁屑不属第二类危险物。
但是，如果对镁屑施加大量热量，再使其与水反应产生氢气，就有着火的可能性。
4.2.镁合金的压铸性能和铝合金相比，镁合金的热容较小，所以和铝合金压铸多数压铸模常常需要水冷不同，镁合金的模具常常需要加热才能满足正常生产，特别是在生产一些薄壁件时，为了加热模具，用模温机来对模具进行加热。
模温机利用高导热性的导热媒质，可以在很短的时间将热量传递给模具。
常用的模温机有两类，一类为热水模温机，一类为热油模温机，由于水的沸点所限，在密封加热的情况下，热水模温机的加热温度最高使用温度也只能达到140℃-160℃之间，由于镁液遇水会发生激烈的反应引起爆炸，高压冷却水在模具泄漏有引起爆炸的危险，而且镁合金压铸时模具的温度通常要保持在180℃-280℃之间，因此，热水模温机在镁合金压铸中很少采用。
镁合金压铸时常用的是热油模温机，导热油的沸点较高，使用温度也远高于水，对模具的加热也更均匀恒定，热油模温机的使用温度可以达到300℃以上。
镁锭在投入熔炉前，一定要预热到150℃以上,以去除镁锭中的水气，以免加入熔炉时引起爆炸的危险使用的料勺等工具，也要预热到150℃以上。
每次开机前模具也要预热到150℃以上。
镁合金热室压铸温度一般在630℃-650℃之间，温度远远高于锌合金。
镁合金模具缩水率取1.005~1.007之间。
4.3.成形机的选择成形机的大小的选择是从产品的的投影面积来计算出锁模力而定。
设总投影面积(包括主流道，分流道，溢流槽)为A(cm2)，射出时模具压为P(kgf/cm2)，所需锁模力的计算如下机器的锁模力≥ A x P x 安全系数通常，触变成形时金属模具的模腔的压力以800kgf/cm2来计算。
与塑料产品相比镁合金的模腔的压力要大(塑料产品的模腔压力为250～500kg/cm2)，所以，需要大的锁模力的成形机。
关于安全系数，成形品的壁越薄，射出压力的设定越高，射出速度的设定也越快，其安全系数的设定也有必要设定提高。
通常，安全系数设定在1.2~1.3。
另外，如果不知道主流道，分流道，溢流槽的精确的投影面积，以产品的投影面积的1.3倍作为总投影面积，模具设计完毕后，有必要再确认。
投影面积与所需锁模力4.4.镁合金产品的加工过程成形--------切边(切除流道、溢流槽)--------喷砂研磨、圆桶研磨--------打孔和攻丝--------去除飞边·表面研磨(抛光、手加工)--------化学处理(俗称“化成”)--------涂装--------丝印--------成品金属表面处理脱脂-----清洗(1)----- 蚀刻处理-----清洗(2)----- 调整处理-----清洗(3)----- 化学处理-----清洗(4)----- 烘干4.5.镁合金的线性公差下表为北美压铸协会(NADCA)提供的，镁合金在正常压铸情况下可以达到的尺寸公差，更高的要求要增加工序，增加成本。