Magnez został odkryty mniej więcej w tym samym czasie co aluminium. Davy Humphrey doskonały brytyjski chemik pierwszy wyizolował aluminium w 1807 roku i zidentyfikował magnez w 1808 roku. Niewyczerpalne ilości magnezu obecne są w różnorodnych materiałach surowych i nieprzerobionych, takich jak woda morska, zalewy solne, dolomity, magnezyty itp. Magnez można produkować na kilka sposobów, zarówno przez redukcję termiczną jak i elektrolitycznie. Tak jak w przypadku aluminium, proces elektrolityczny jest szczególnie wygodny do produkcji na dużą skalę.
Przez ostatnie dekady przemysł odlewów magnezowych wzmocnił swoją pozycję jako mająca wiele zastosowań, wysoko produktywna i konkurencyjna gałąź przemysłu wytwórczego. Wysoko ciśnieniowe odlewnictwo nastawione jest na masową produkcję wielce skomplikowanych części. Obecnie dostępne maszyny odlewnicze zapewniają możliwość innowacyjnego projektowania produkowanych komponentów, obejmujących szeroki zakres zastosowań. Poprzez rozwój partnerstwa ze swoimi klientami, odlewnicy rozszerzają swoją działalność do czynnego uczestnictwa w rozwoju produktów i dostarczania nowych rozwiązań.
Charakterystyka stopów magnezu
Magnez jest najlżejszym metalem (spośród metali trwałych w normalnych warunkach atmosferycznych). Ze względu na swe właściwości , a mianowicie niską gęstość – 1,8 [ g/cm3] jest o 35 proc. lżejszy niż aluminium, o 73 proc. lżejszy od cynku, o 75 proc. lżejszy niż stal i o 80 proc. lżejszy od miedzi.
Posiada przy tym dobrą zdolność tłumienia drgań i wysoką wytrzymałość ( w tym również w podwyższonych temperaturach ). Dodatkową zaletą stopów magnezu jest ich dobra odporność korozyjna, dorównująca, a nawet przewyższająca stopy aluminium.
Stopy magnezu zawierają zwykle co najmniej 90% magnezu. Produkowane są z metalu podstawowego lub rafinowanego poddanego recyklingowi. Wszystkie obecne odlewy mają ściśle określone ograniczenia dotyczące zawartości nieczystości z metali ciężkich, zwłaszcza Fe, Ni i Cu. AZ91 jest najpopularniejszym stopem odlewniczym z powodu idealnego odlewania i swoich atrakcyjnych właściwości mechanicznych i fizycznych. Do innych celów dostępne są inne stopy. Stopy AM stosowane są w zleceniach wymagających polepszonego przewodnictwa i odporności na pęknięcia. Stopy AS zapewniają większą odporność na pełzanie materiału w podwyższonych temperaturach. W tabeli poniżej zawarta jest ogólna charakterystyka zawartości głównych elementów odlewniczych w najpopularniejszych stopach. Głównymi dodatkami stopowymi w stopach magnezu jest aluminium, mangan, cynk. W skład stopów wchodzą również inne pierwiastki stopowe, które kształtują ich właściwości mechaniczne i technologiczne tj.: krzem, cyrkon, cer, itr i inne.
Skład chemiczny głównych odlewów magnezowych.
Stop
%Al
%Zn
%Mn
%Si
%RE
AZ91
9
0.7
0.15
AM20
2
0.4
AM50
5
0.2
AM60
6
AS21
1.0
AS41
4
AE42
2.0-3.0
Główne stopy magnezu używane w odlewnictwie to: AE42, AM20, AM50A, AM60A, AM60B, AS21, AS41A, AS41B, AZ91A, AZ91B, AZ91D.
Zużycie energii.
Logiczny punkt początkowy w patrzeniu na ekonomiczne korzyści w procesie odlewania ciśnieniowego to zużycie energii w procesie topienia. W tym przypadku plus można postawić na korzyść magnezu
Wielkość ciśnieniowej maszyny wykorzystywanej do produkcji daje kolejny plus na korzyść magnezu. Stopy Mg ze względu na szybki czas krzepnięcia zazwyczaj nie wymagają dużego ciśnienia strzału tak jak w przypadku aluminium. Przy odlewaniu Mg krytyczny jest czas wypełnienia formy co wymaga maszyn umożliwiających pracę z dużymi prędkościami przy niższym ciśnieniu strzału. I tak detal odlany z magnezu przy użyciu maszyny gorąco komorowej wielkości 200 ton wymagałby użycia maszyny zimnokomorowej wielkości od 550 do 650 ton do wyprodukowania go z aluminium.
Dzięki bardzo dużym prędkościom wtrysku i ze względu na szybki czas krzepnięcia, magnez jest wtryskiwany do formy w dużo krótszym czasie niż aluminium. Biorąc pod uwagę również fakt, że stopy Mg są mniej „agresywne” dla materiału formy w stosunku do stopów aluminium zyskujemy również na czasie chłodzenia i smarowania formy po każdym strzale. Zatem czas cyklu przy ciśnieniowym odlewaniu Mg jest o 30-40% krótszy niż przy ciśnieniowym odlewaniu aluminium.
„Czas życia” formy
Jak już wspomniano wcześniej magnez w porównani z aluminium ma bardzo małe powinowactwo w stosunku do stali narzędziowej. Dzięki temu na formie przy odlewaniu ciśnieniowym stopów Mg można wykonać 500 000 strzałów bez utraty tolerancji wymiarowych i jakości powierzchni. W przypadku stopów Al problemy zaczynają się już po 100 000 strzałów. Korzyści są więc widoczne gołym okiem.
Obróbka
Magnez można obrabiać na sucho dzięki temu, że ma on bardzo małą pojemność cieplną, zatem nawet przy bardzo szybkich zabiegach obróbki skrawaniem nie nagrzewa się gwałtownie. Ma to również wpływ na wydajność narzędzi do obróbki, które w przypadku stopów Mg można używać 5-10 razy dłużej niż jest to możliwe przy obróbce stopów Al. Ponadto przy odlewaniu ciśnieniowym magnezu uzyskuje się węższe tolerancje w stosunku do wymiarów nominalnych co w wielu wypadkach eliminuje zabiegi obróbki skrawaniem. Korzyści są oczywiste.
Podsumowując stopy magnezu przy odlewaniu ciśnieniowym oferują następujące korzyści:
- Większość stopów magnezu charakteryzuje się bardzo dobrą lejnością co pozwala na odlewanie elementów skomplikowanych i cienkościennych (już od 0,4 [mm] )
- Magnez charakteryzuje się małą pojemnością cieplną w porównaniu z aluminium i cynkiem. Oznacza to, że odlewy z magnezu stygną bardzo szybko co w procesie odlewania umożliwia zwiększenie częstotliwości cykli a w związku z tym podniesienie wydajności i lepszą amortyzację formy.
- Magnez ma niską gęstość, co oznacza, że wysokie ciśnienia i prędkości na bramkach układu wlewowego są osiągane przy nieznacznym ciśnieniu pod tłokiem strzałowym.
- Przy odlewaniu ciśnieniowym magnezu żywotność formy jest dwa do trzech razy lepsza w porównaniu z odlewaniem ciśnieniowym aluminium.
- Magnez może być obrabiany cztery razy szybciej niż aluminium.
Te wszystkie czynniki wpływają na wzrost popularności magnezu w odlewnictwie ciśnieniowym.
Obróbka skrawaniem stopów magnezu
Pomimo tego, że odlewane części są niemalże idealnych kształtów, czasami przeprowadza się dodatkową obróbkę maszynową. Magnez i stopy magnezu to materiały najłatwiej poddające się obróbce ze wszystkich metali. Pozwalają przeprowadzać wszystkie operacje obróbki skrawaniem z bardzo dużą szybkością dlatego też standardowe operacje obrabiania wykonywane są rutynowo przez większość odlewników:
· toczenie,
· wiercenie
· frezowanie
· frezowanie gwintów
· gwintowanie
· pogłębianie otworów
· przeciąganie
· rozwiercanie
· przecinanie
· szlifowanie
Należy przestrzegać pewnych ściśle określonych przepisów postępowania podczas obróbki i obchodzenia się z powstałymi opiłkami i odłamkami:
- utrzymywać sprzęty skrawające ostre, o odpowiednich kątach skrawania
- stosować szybkie posuwy dla uzyskania cienkich opiłków
- nie przecierać narzędzi o ubranie robocze
- unikać wszelkich źródeł mogących zapalić skrawki
- utrzymywać obszar obróbki w czystości, wolny od nadmiernego zalegania skrawków
- zawsze utrzymywać odpowiedni zapas środków gaśniczych (suchą sól, piasek, suche, żelazne wióry, gaśnica typu D)
- stosować specjalnie zatwierdzonych, wodno/ oleistych emulsji hamujących w celu zminimalizowania powstawania wodoru. Zapewnić obfity strumień emulsji
- wszelkie kabiny wibrościerne muszą być dobrze wentylowane w celu uniknięcia nadmiernego gromadzenia się wodoru
- przechowywać mokre opiłki magnezowe w bardzo dobrze wentylowanych stalowych beczkach w odpowiednich pomieszczeniach, z dala od obszarów obróbki i odlewania
- transport mokrych opiłków powinien odbywać się w wentylowanych pojemnikach w pojazdach z otworami wentylacyjnymi
- przed przeprowadzaniem jakichkolwiek operacji obrabiania należy zaznajomić się z przepisami wydawanymi przez władze lokalne
Szlifowanie
Ponieważ opiłki ze szlifowania są łatwopalne sprzęt szlifujący i sama operacja szlifowania powinny być dobrze przemyślane, aby uniknąć pożarów i eksplozji.
...
Darko60