鎂合金壓鑄模流分析

此案例為鎂合金手機零部件，模具制造之前客戶要求必須做鑄造模擬分析，鎂合金是產業應用中最輕的金屬結構材料之一，具有較高的比強度、比剛度以及良好的鑄造、切削加工和尺寸穩定性等性能，在航空產業和汽車產業中得到廣泛應用。近年來，鎂合金冶煉技術的發展使材料質量不斷進步，成形技術的進步使生產本錢得以下降。變形鎂合金所具有良好綜合性能，得到了汽車產業、電子等行業的青睞，隨著成形技術的日趨完善，其應用遠景十分看好。同時，全球各國的大型企業、研究機構大都使用了不同的模擬軟件對所要研究和開發的產品、新技術等進行預先的模擬。數值模擬已經成為塑性成形必不可少的一個重要分析方法，為金屬塑性成形研究的成功打下了堅實的基礎。

筆記本鎂合金零件

一、鎂合金薄壁件的加工制造難點（模流分析驗證優化模具設計方案合理性尤為重要）：

基于以上優異的特性，使鎂合金在未來發展中具有很強的優勢，更符合當代對環境保護、可持續發展的要求，是取代鋼鋁材的最佳選擇。由于鎂金屬化學活性大，給鎂合金零部件的加工帶來一系列的問題，特別是對鎂合金薄壁零件的加工上，妨礙了鎂合金的推廣使用，主要體現在：

(1)燃點低。鎂屑性質活潑，燃點僅為640℃，高溫下極易燃燒。鎂合金切削過程中，鎂屑切口處大部分是未氧化的鎂和鎂合金。由于金屬鎂屬一級遇濕易燃品，著火點及最小引燃能量低，加之切屑薄而小，比表面積大，因此高溫環境下在空氣中極易燃燒。機械加工時，為充分發揮刀具的切削性能，提高生產效率和工件質量，一般要求較高的切削速度，而高速度的切削往往會使金屬切屑的溫度高達700℃ ~ 1000℃，當缺乏冷卻液的有效供給時，高溫將足以引燃鎂屑起火。鎂屑燃燒溫度高，火災蔓延速度快，撲救難度大。鎂一旦發生火災,其燃燒溫度可達3000℃，燃燒熱值高達25121 kJ/kg。當鎂屑呈粉狀時與空氣混合遇火能發生爆炸。此外，由于鎂高溫時遇水可發生化學反應放出氫氣，故金屬鎂火災中，水、泡沫、四氯化碳等滅火劑都受到限制，干粉、鹵代烷滅火劑的滅火效果亦不明顯，撲救難度大。在切削過程中必須考慮溫度的影響，以防止切屑燃燒，并在加工中要采取相應的措施和條件才能真正杜絕事故的發生。

(2)工件變形的問題。由于鎂的比熱高和導熱性良好，磨擦產生的熱量會迅速地擴散到零件的各個部分，因此，對鎂合金進行切削加工時并不會產生較高的溫度。但是，在高切削速度和進給量大的情況下，零件所產生的熱量也是相當可觀的，很可能因為溫度過高而發生扭曲變形。另一方面鎂具有相當大的熱膨脹系數，略高于鋁，明顯高于鋼和鑄鐵，如果在上述加工條件下產生了相當多的熱量，則很可能會影響到零件的加工精度。而且當刀具太鈍、進給速度太慢、刀具在加工過程中有停頓以及其它引起零件過度發熱的不當操作，都可能造成扭曲變形或翹曲。這就需要在選擇加工余量、刀具幾何參數、切削用量以及工裝夾具的設計、檢測方法的選擇等方面有很好的措施。 (3)極易產生化學腐蝕。大氣環境中，鎂和鎂合金常溫就會發生腐蝕現象。在干燥空氣中，鎂的表面會生成氧化鎂；在濕潤環境中，鎂的表面的氧化鎂會轉變成氫氧化鎂。大氣中的二氧化碳與水形成碳酸，與表面的氫氧化鎂反應還會生成碳酸鎂。此外，鎂合金表面的氫氧化鎂還會與大氣中的污染物發生反應，例如二氧化硫。這些物質在鎂合金外形成了一層表面膜，但是這層表面膜并無法對鎂合金起到保護作用。這是由于，這些表面的物質在水中都是可以溶解的，它們不可能起到阻止內部的鎂繼續與外界發生反應的作用。鎂合金在溶液環境中的腐蝕比在空氣中更加嚴重。鎂浸泡在自來水中，表面很快就產生了腐蝕坑，這說明自來水中的一些離子對鎂的表面膜產生了影響。這種影響會由于空氣中的二氧化碳溶入水中，形成的碳酸，而加速了鎂的腐蝕速度。因此鎂合金在制造上需特別注意，表面防蝕處理上也較其它金屬困難。