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Quais são as dificuldades de fabricação de cubos de roda forjados em liga de magnésio

2024-11-26

As dificuldades de fabricação de rodas forjadas em liga de magnésio

I. Aspectos das Características dos Materiais

As ligas de magnésio são quimicamente ativas. Durante o processo de forjamento em alta temperatura, elas são propensas a reagir com o oxigênio do ar. Por exemplo, quando a temperatura aumenta, os átomos de magnésio se combinam rapidamente com o oxigênio para formar óxido de magnésio (MgO). A presença de óxido de magnésio formará uma película de óxido na superfície da liga de magnésio. Se não for controlada adequadamente, essa película de óxido afetará o processo de forjamento subsequente. Como a película de óxido é relativamente solta e não pode proteger o substrato tão bem quanto a película de óxido na superfície das ligas de alumínio, e durante o processo de forjamento, a película de óxido pode cair e se misturar ao material, levando a um declínio nas propriedades do material, como uma redução na resistência e tenacidade do material.

A fluidez das ligas de magnésio é diferente daquela de outros metais comumente usados (como ligas de alumínio). Durante o processo de forjamento, a fluidez da liga de magnésio fundida tem um grande impacto no efeito de enchimento do molde. Devido à baixa fluidez das ligas de magnésio, ao encher os moldes de rodas com formas complexas, pode não ser possível preencher completamente todos os cantos da cavidade do molde, resultando em defeitos do produto, como a formação de poros e cavidades de contração. Além disso, sua fluidez também é afetada por múltiplos fatores, como temperatura e pressão, o que dificulta o controle preciso de seu comportamento de fluxo.

As ligas de magnésio têm uma alta tendência a trincas a quente durante o processo de solidificação. Durante o estágio de resfriamento das rodas de forjamento, devido à alta condutividade térmica das ligas de magnésio, o calor se dissipa rapidamente, resultando em um grande gradiente de temperatura dentro da fundição. Quando a fundição se solidifica e encolhe, esse gradiente de temperatura causará estresse térmico dentro da fundição. Se o estresse térmico exceder o limite de resistência do material, ocorrerão trincas a quente. A presença de trincas a quente afetará seriamente a qualidade e a segurança das rodas, tornando-as inutilizáveis.

II. Aspectos do Processo de Forjamento

A faixa de temperatura de forjamento de ligas de magnésio é relativamente estreita. Por exemplo, o intervalo de temperatura de forjamento apropriado para algumas ligas de magnésio pode ser de apenas algumas dezenas de graus Celsius. Se a temperatura de forjamento for muito baixa, a plasticidade do material se torna ruim e a resistência à deformação aumenta, o que tornará o processo de forjamento difícil de ser realizado, exigindo maior pressão de forjamento e sendo propenso a rachaduras. Ao contrário, se a temperatura for muito alta, além de ser propensa à oxidação, também fará com que os grãos da liga de magnésio cresçam, reduzindo assim as propriedades mecânicas do material, como resistência e dureza.

As ligas de magnésio são sensíveis à velocidade de deformação. Durante o processo de forjamento, uma velocidade de deformação apropriada é um dos principais fatores para garantir a qualidade do produto. Se a velocidade de deformação for muito rápida, o movimento de deslocamento dentro da liga de magnésio não pode ser coordenado a tempo, resultando em concentração de tensão local e rachaduras no material. Se a velocidade de deformação for muito lenta, a eficiência da produção será bastante reduzida. Enquanto isso, em uma velocidade de deformação menor, a liga de magnésio também pode ter outros problemas de qualidade devido a estar em um ambiente de alta temperatura por um longo tempo, como crescimento de grãos.

Devido à necessidade de alta pressão e condições especiais de temperatura durante o forjamento de ligas de magnésio, requisitos mais altos são colocados nos moldes. Primeiro, os moldes precisam ter boa resistência a altas temperaturas para suportar a alta temperatura durante o forjamento de ligas de magnésio. Em segundo lugar, a escolha dos materiais do molde deve considerar a compatibilidade com ligas de magnésio para evitar reações químicas durante o processo de forjamento. Além disso, o projeto estrutural dos moldes também é crucial. Devido à baixa fluidez das ligas de magnésio, o portão, o canal e outras partes dos moldes precisam ser cuidadosamente projetados para garantir que as ligas de magnésio possam preencher suavemente a cavidade do molde, e o problema de exaustão dos moldes deve ser considerado para evitar a formação de poros e outros defeitos durante o processo de forjamento.

III. Aspectos do Controle de Qualidade

A detecção de defeitos internos (como pequenas rachaduras, poros, etc.) em rodas forjadas de liga de magnésio é relativamente difícil. Comparada com alguns outros materiais metálicos, a densidade das ligas de magnésio é menor, exigindo maior precisão do equipamento de detecção. Por exemplo, ao usar métodos de teste não destrutivos (como teste ultrassônico, teste de raio X), devido às diferenças nas propriedades acústicas e de absorção de raios das ligas de magnésio em relação às de outros metais, configurações especiais de parâmetros de detecção e equipamentos mais precisos são necessários para detectar defeitos internos de forma eficaz. Além disso, para alguns defeitos minúsculos, eles podem não ser detectados devido à resolução insuficiente do equipamento de detecção, e esses defeitos podem se expandir gradualmente durante o uso das rodas, levando a potenciais riscos de segurança.

É difícil garantir a consistência do desempenho de rodas forjadas de liga de magnésio. Devido ao fato de que as características do material das ligas de magnésio são afetadas por múltiplos fatores (como a pureza das matérias-primas, parâmetros do processo de forjamento, etc.), mesmo sob as mesmas condições de processo, o desempenho de diferentes lotes de rodas forjadas de liga de magnésio também pode mostrar diferenças significativas. Por exemplo, as propriedades mecânicas, como resistência e dureza do material, podem variar devido a mudanças em impurezas residuais nas matérias-primas ou pequenas flutuações de temperatura e pressão durante o processo de forjamento, o que é um grande desafio para a produção em massa de produtos de rodas de alta qualidade e desempenho estável.