BQQB01热挤压镁合金管材标准.docx
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BQQB01热挤压镁合金管材标准
南京宝奇镁业科技有限公司企业标准BQ-QB-012011
热挤压镁合金管材
依据YST495-2005及其他国家相关标准
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热挤压镁合金管材
编制:
郑隽,朱国锋
审核:
沈顺兴
批准:
版本:
A/0
发布日期:
2011-09-01
执行日期:
热挤压镁合金管材
1目的
通过对该类产品的检验,确保本公司生产的该类产品符合国家法规,能够满足顾客要求或国家和行业规范。
2范围
适用于本公司生产的所有热挤压镁合金管材。
对于完全符合国家有色金属行业标准的管材,按照YST495-200执行,不能完全满足该行业标准的,按照本企业标准执行。
3检验规则
3.1质量检验由质量管理部进行检查和判定,物资储运部必须根据质量管理部出具的检验证明和公司质量管理体系的相关程序对该类物资进行收发登记。
3.2检验必须按照顾客提出的要求执行,若顾客没有提出具体要求,按本规范执行。
4检验项目,每批产品出厂前化学成分、管径,壁厚尺寸偏差、力学性能和表面质量及粗糙度的检验为必检项,形状,弯曲度,扭拧度,晶粒度等只有在顾客要求的情况下进行检验。
具体判定准则和检验方法入下。
4.1尺寸
1)公差范围:
圆管直径偏差应符合下表的规定。
单位毫米
正方形、矩形、六角形和八角形管宽度与高度偏差应符合下表的规定。
单位毫米
圆管壁厚偏差应符合下表规定
正方形、矩形、六角形和八角形管壁厚偏差应符合下表规定
管材弯曲度偏差应满足下表规定(非必检项,若顾客未要求,可不做要求)
非圆管扭拧度偏差应满足下表规定(非必检项,若顾客未要求,可不做要求)
管材切斜度要求:
(非必检项,若顾客未要求,可不做要求)
管材切斜度应小于20
2)检测方法
管材的尺寸采用相应精度的卡尺、千分尺、万能角度尺、塞尺、钢卷尺等量具测量。
4.2化学成分
1)公差范围:
镁合金的牌号和化学成分应符合GB/T51532003的规定,若牌号为该标准未涉及到的专利牌号如MnE21,按照该牌号的技术标准执行.
2)测量方法:
合金成分的检验用牛津光谱仪或湿化学法进行成分测定(湿化学法检测方法参考GB/T13748.19-2005镁及镁合金化学分析方法),或送具有资质的第三方进行检验。
3)说明:
原则上,在进料检验中对原材料进行过进料检验后,在产成品检验中,不再重复检验,除非在过程检查中发现有可能出现混料问题。
则对可疑产品重新组织成分检验。
4)专利牌号MnE21管材的化学成分要求见下表
MnE21化学成分标准质量百分比
元素
Mn
Ce
Fe
Cu
Si
Ni
成分
1.40~2.00
0.50~1.00
≤0,006
≤0,006
≤0,05
≤0,001
4.3低倍显微组织观察和晶粒度计算
1)缺陷类型:
对产成品或半成品管材进行低倍显微组织观察,观察是否存在以下缺陷:
非金属夹杂物,气孔,初晶偏析,锰夹杂,大晶粒,缩尾,成层,粗晶环,光亮环,挤压裂纹,压折,片层状断口,流纹不顺。
判定方法见GB/T42972004
晶粒度大小用适宜倍数的显微镜观察,按照与顾客签订的技术协议进行判定。
2)检验方法:
使用显微镜或放大镜进行观察,方法参考GB/T4296-2004,和GB/T42972004
4.4力学性能测试
1)性能指标范围:
对于我公司生产的管材成品,半成品的力学性能指标,由顾客指定或确认
2)检验方法:
拉伸试验按照GB/T228《金属材料室温拉伸试验方法的规定》。
用万能试验机进行检验。
3)说明:
我公司生产的管材成品,半成品,一般不进行压缩试验,若顾客提出压缩试验的要求,送具有资质的第三方检验机构进行检验。
4)专利牌号MnE21管材的力学性能标准见下表(直接挤压管材,无其他加工工序和热处理状态)
方向
0o
90o
拉伸强度RmN/mm2
200~220
220~240
屈服强度Rp0.2N/mm2
90~110
150~170
断后延伸率A50%
≥15
≥4
4.5表面质量和粗糙度
1)缺陷样件:
由质量管理部提供照片,观察是否存在以下缺陷,不清洁,腐蚀、裂口、裂纹、分层、气泡、氧化夹渣和熔剂夹渣,异物。
管材表面允许有轻微的擦伤、划伤。
原则上,粗糙度要求管材应Rz<=10µmundRmax<=20µm.。
2)检验方法:
目测或放大镜。
粗糙度检测使用表面粗糙度仪,先用目测法找出所需测量件粗糙度最差的地方进行记录。
外径小的圆管不做要求。
3)专利牌号MnE21管材的晶粒度大小要求为?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
5取样
产品取样应符合下表的规定
检验项目
取样规定
要求的章节
化学成分
参照GB/T17432规定的取样方法取样
4.2
尺寸偏差
逐张检验
4.1
力学性能
试样选取符合GB/T16865.每批取2根,于
每根挤压前端切取1个试样
4.4
表面质量
逐根检查
4.5
表面粗糙度
每次生产或每25米目测选取最粗糙处测量
4.5
低倍显微组织及晶粒度计算
参考GB/T4296-2004和GB/T4297-2004的相关条款
4.3
6检验结果的判定
6.1化学成分不合格时,判该批不合格。
6.2尺寸、外观质量不合格时,判该件产品不合格。
6.3力学性能不合格时,应从该批中取双倍数量的试样(包括原来不合格管材)进行重复试验,重复
试验结果不合格时,判该批产品不合格。
但该批产品可由供方逐根检验,合格者交货。
6.4低倍组织即使存在一个试样不合格时,也应从该批产品中加取双倍数量的试样进行重复试验.重复试验结果仍有不合格者,则判该批产品不合格,但允许供方逐根检验,合格者交货。
因成层或缩尾不合格时,应切至低倍组织合格为止。
7标志、包装和存储
7.1标志:
管材上必须标注合金牌号,供应状态(热处理),规格,批号和序号,包装箱上必须有供方名称,合金牌号,供应状态,规格,数量,及检验员签章。
7.2包装和存储:
按与顾客签订的技术协议,原则上需用塑料膜包裹,并防止受潮,防止与易燃易爆物品,腐蚀性物品及潮湿性物品放在一起存储。
半固态触变注射成型镁合金组织性能分析
摘要:
本文对半固态触变注射成型镁合金AZ91D的组织与性能进行了分析,结果表明,该成形法所生产的镁合金产品的组织及力学性能均优于压铸产品,从而为应用半固态触变注射成型法进行镁合金汽车零部件的生产奠定基础。
关键词:
触变注射成型镁合金组织力学性能
1引言
近年来,随着对绿色、环保等方面要求的提高,镁合金以其重量轻、比强度高、比刚度高、减震性好、耐电磁屏蔽、易回收等特点从众多金属材料中脱颖而出,广泛的应用于航空、航天、电子和汽车等行业。
目前,镁合金应用的两大热点产业是电子业和汽车业。
一方面,用于“3C”(Computer、Communication、ConsumptionElectronicsProducts)产品的壳体,有逐渐取代可回收性较差的塑料壳体的趋势;另一方面,作为实际应用中最轻的结构金属,镁合金能够满足交通运输业日益严格的节能和尾气排放要求,从而生产出重量轻、耗油少、环保的新一代交通工具。
国内外广泛采用的镁合金成形方法为压铸法。
压铸镁合金产品具有尺寸稳定性好、生产率高等优点,但也具有夹杂多、气孔多、成形后难热处理、尺寸近净成形差等不足。
采用压铸法制造的零件很难满足诸如用于“3C”产品中所广泛使用的薄壁壳体类零件以及用于汽车工业中的高性能镁合金零部件的要求。
同压铸法相比,半固态方法制造的产品具有铸造缺陷少,产品的力学性能、尺寸精度、表面和内在质量高等优点,此外还有节约能源、安全性好、近净成形性好等优点。
目前世界上已经成功工业化的镁合金半固态成型技术是触变注射成型技术[1]。
长春华禹镁业有限公司是我国最早引进此项技术的厂家,本文利用该公司的触变注射成型机制备试样,对触变注射成型镁合金的组织及力学性能进行了分析,从而为公司下一步进行汽车用高性能镁合金的研究开发作适当的技术储备。
2半固态触变注射成型技术的原理及工艺过程
2.1半固态触变注射成型技术的原理
在普通铸造过程中,初晶以枝晶方式长大,当固相率达到0.2左右时,枝晶就形成连续网络骨架,失去宏观流动性。
半固态成形是在液态金属从液相到固相冷却过程中进行强烈搅拌,使普通铸造成形时易于形成的树枝晶网络骨架被打碎而保留分散的颗粒状组织形态,悬浮于剩余液相中。
这种颗粒状非枝晶的显微组织,在固相率达0.5~0.6时仍具有一定的流变性,从而可利用常规的成形工艺如压铸、挤压,模锻等实现金属的成形[2~4]。
半固态触变注射成形法是近些年来开发的一种新工艺,源于美国DOW化学公司,美国THIXOMAT公司将其商业化。
该工艺是将塑料的注塑成形原理与半固态金属成形工艺相结合,集半固态金属浆料的制备、输送、成形等过程于一体,该法较好地解决了半固态金属浆料的保存输送、成形控制困难等问题。
2.2半固态触变注射成型技术的工艺过程
注射成形法主要工艺过程如下:
被制成颗粒的镁合金原料(由枝晶镁合金铸锭制成,其组织仍为枝晶组织)从料斗中加入;在套筒中的镁合金原料通过电加热转变成半固体状态,在螺杆的剪切作用下,在套筒中半固体金属浆料形成了近乎于球形状的固体颗粒,在注射缸的作用下,以相当于塑料注塑机的十倍速率压射到模具内成形。
触变注射成形机的基本结构如图1-1所示。
图1触变注射成形机原理图
3试验设备及方法
3.1触变注射成形试样的制备
本论文采用日本制钢所的JLM-450MG型触变注射成型机制备了标准力学性能试样,在不同制备条件下,考察了目前最广泛使用的镁合金AZ91D组织与性能的变化以及耐腐蚀性能。
该成型机的外观如图2所示,试样模具由日本制钢所提供,所制备的测试试样如图3所示,成形过程中模具温度为180℃。
图3中由左至右依次为标准冲击试样,标准蠕变试样,标准拉伸试样和硬度试样,在论文只采用标准拉伸试样进行试验,分别考察不同工艺条件下,半固态镁合金组织与性能的变化。
图2JLM450-MG触变成型机图3注射成型的半固态镁合金试样
快速腐蚀条件如下:
腐蚀介质为0.5%NaCl或0.1molNaCl溶液;试验温度:
室温(静态)或35±1℃;腐蚀时间:
5昼夜。
4结果与讨论
4.1半固态触变注射成型镁合金的组织分析
图4中组织是取自不同工艺参数制备标准拉伸试棒的中部,其工艺参数的区别主要表现在料筒温度的差别,在图4中由工艺(a)至工艺(d)料筒温度逐步升高。
图4触变注射成型AZ91D组织
由图4可见,在不同工艺参数条件下,半固态镁合金组织的变化不大,主要差别表现在缺陷的数量和大小方面。
可见,料筒温度对半固态镁合金成型性具有决定性的影响,在料筒温度较低的条件下,半固态浆料的流变性不足,成型性能不足,提高料筒温度可以明显的提高半固态浆料的流变性能,但会明显降低固相率,在工艺d的条件下,除晶粒细小外,其组织已经接近普通压铸合金组织。
因此,在实际产品制备中必须控制好料筒温度和组织这两方面的因素,才有可能获得高质量的产品。
图5为半固态镁合金组织的扫描电镜照片。
由图5a可见,半固态镁合金试棒的组织细小、均匀,图5b为放大的晶界相,对晶界相的定点能谱分析表明,其晶界相的主要组成为Mg和Al,并含有少量的Zn,其定点能谱分析结果如图6所示。
对半固态镁合金进行线扫描的结果表明,Al和Zn主要分布在晶界上,在晶内分布较少,Mg则主要分布在晶内,在晶界处Mg含量明显减少,如图7所示。
以上结果表明半固态触变注射成型镁合金的组织形态及分布基本与压铸组织相同。
(a)半固态镁合金组织(b)半固态镁合金的晶界相
图5半固态镁合金组织的扫描电镜照片
图6半固态镁合金晶界相分析
图7半固态镁合金线扫描结果
4.2半固态触变注射成型AZ91D的力学性能分析
4.2.1触变注射成型AZ91D的力学性能
图8中示出了50根试棒(图4工艺d条件下)中随机抽取5根试棒的力-位移曲线、力-变形曲线以及力学性能的测量数据。
由此可见,半固态触变注射成形试棒已达到了很高的强度,其平均断裂强度可达到270MPa以上,平均屈服强度可达150MPa左右(由于镁合金试棒在拉伸过程中没有明显的屈服点,故而以σp0.2估算屈服强度)。
图8半固态镁合金的力学性能[6]
4.2.2盐水快速腐蚀对触变注射成型AZ91D性能的影响
镁合金的抗腐蚀性能是衡量镁合金性能的一个重要指标,本文采用快速腐蚀试验考察了经快速腐蚀后触变成型镁合金试棒组织与性能的变化。
所采用试棒与前述力学性能试棒相同。
图9示出了经5昼夜快速腐蚀后AZ91D镁合金试棒的力学性能。
可见,腐蚀后镁合金试棒力学性能明显下降,平均断裂强度下降到220MP左右,屈服强度下降至120MPa左右。
腐蚀试验结果表明,尽管半固态组织细小、致密,但是其抗腐蚀性能仍然相当差,做为重要结构部件和装饰性壳体类零部件时,仍须采用适当的表面处理工艺,否则将无法满足使用要求。
图9快速腐蚀后触变注射成型AZ91D的力学性能[6]
5结论
近年来,世界各国高度重视镁合金的研究与开发,将镁资源作为21世纪的重要战略物资,加强了镁合金在汽车、计算机、通讯及航空航天领域的应用开发研究。
美、日、欧等发达国家目前已经投入大量人力和物力,实施多项大型联合研究发展计划,研究汽车用镁合金零部件,这些研究开发计划加快了国外应用镁合金零部件的步伐。
我国是一个摩托车生产、消费大国和出口大国,也是一个潜在的汽车生产和消费大国。
然而,目前我国的镁合金成型技术还相对落后,镁合金零部件的力学性能及耐腐蚀性能较低是制约汽车用镁合金零部件在我国应用的一个重要因素。
本论文通过对触变注射成型AZ91D镁合金试棒的显微组织、力学性能分析和快速腐蚀试验,得出如下结论:
应用触变注射成型技术可得到组织细小、致密,力学性能相对较高的镁合金部件。
其综合力学性能优于目前广泛采用的压铸镁合金部件。
但是应该看到,触变注射成型设备的高昂费用及所必须支付的专利许可费用,加之成型用原材料——镁粒的成本较高,整体投资比较大。
因而该技术尤其适用于那些具有较高要求和高附加值产品的加工。