镁合金压铸技术

发布日期:[10-04-10 19:54:54] 浏览人次:[]

无毒气体,比空气重4倍,具有化学惰性结构,在常温下极稳定,通常将SF6气体加高压后变成液态,贮存于专用的高压钢瓶中。

实验表明,0.01%的SF6浓度即可有效保护镁液,但实际采用的浓度要大,这主要是因为SF6会与镁液反应和泄漏损失,随着输入浓度含量的增加,液面上方SF6浓度也增加,但与输入浓度相比,消耗量呈增大趋势。所以镁合金熔炉装置必须有效密封,这样SF6控制到一定浓度才成为可能。一般SF6浓度不宜超过1%,这时不仅抗氧化效果下降,而且气氛对设备具有严重腐蚀作用。所以保护气体的供应优化是系统设计和操作时的重要任务。混气装置应能精确配比和混合气体成分,保护气体的浓度和数量必须适应熔液表面条件,达到耗气量少,同时做到环保、安全、经济。下图为Rauch公司镁合金熔炉保护气混气、供气示意图:

SF6和N2通过减压阀和一个流量控制阀,即混合在一起,混合气通过一个流量计分别独立地供应泵室和熔室,泵室和熔室的气体流量可以分别独立调节,还可以通过PLC对泵室的流量在各个阶段进行控制,比如在注料阶段可加大气体流量,从而更经济、安全地保证气体供应。保护气体在进入熔炉时采用多管道多出口分配,尽量接近液面且分配均匀。现实生产中,这种供气已较为成熟,且SF6耗量也较低,下面为Rauch的几种熔炉的保护气耗量:

定量炉

N2耗量约

Nl/h

SF6耗量约

Vol%

耗量

克/吨镁液

MDO 70

400

0.16-0.25

22

MDO 250

700

0.16-0.25

18

MDO 500

800

0.16-0.25

12

MDO 700

1000

0.16-0.25

9

4.1.4存在问题

SF6在镁合金压铸生产中应用较为普遍,但也存在着一些问题,比如安全、环保等方面,如何解决这些问题,也是镁合金产业面临着的一个课题。

保护气体可能与设备发生反应,如SF6与坩锅反应形成孔状FeF3和Fe2O3,SF6浓度过高会使坩埚起皮增加,起皮会进一步与镁液发生剧烈反应。

3Mg+Fe2O3=3MgO+2Fe

3Mg+2FeF3=3MgF2+2Fe

此外,反应还可能生成SO2和SO2F2,它们会与水蒸气发生反应,然后被起皮吸收,进一步腐蚀坩埚。温度升高和SF6浓度增加会使腐蚀加剧,因而应避免纯净的SF6气体通入坩埚。

SF6气体虽然无毒,但密度大,如果在车间沉积过多,有可能引起缺氧,产生窒息,所以车间必须注意通风。

SF6具有很强的吸收长波能力,而且在空气中的滞留时间长,其温室效应较为显著。SO2气体的使用由于其特性(毒性气体)而受到限制,国外在使用SF6已开发出一种回收设备,但由于成本昂贵,推广受到一定了限制。因此,开发一种替代SF6的保护气体也是镁合金产业亟待解决的问题。

4.2熔化装置

镁合金的熔炉一般采用不含镍(或镍含量很低)的不锈钢焊接或整体铸出,因为镍熔解于镁合金液中,将导致镁合金铸件的抗腐蚀能力大幅降低,坩埚最好有双室设计,把熔室和泵室分开,以免镁液的温度有大的波动,影响产品质量。设计熔炉时,要使镁液表面和与体积比最小,坩埚和盖子之间要很好的配合与密封。

4.3定量浇注系统

由于镁合金的熔炼是在密闭的条件进行,对于热室机来说,料壶和打料系统也是浸在镁液中,可以实现供料及打料的自动化,对于冷室机来说,则需要定量浇注系统从熔炉中向压铸机压室浇注。目前,已经开发应用的镁合金定量浇注系统有叶轮式、气压式、活塞式等几种。

4.3.1叶轮式

通过叶轮的转动提升镁液,通过输料管定量浇注到压铸机压室,可以改变叶轮的转速及运转时间来实现浇注量的改变。这种镁液泵的定量精度可以达到±2%,生产中,还应控制镁液面的稳定,以免引起供料量的波动。这种泵结构简洁实用,操作/保养也比较容易,故障率也较低,奥地利劳和公司的镁合金熔炉即采用此种定量泵。

4.3.2活塞式

活塞式定量泵的原理如下图

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