本文从镁合金压铸生产实践出发﹐总结归纳了在镁合金压铸生产过程中的管理及经验。指出了生产过程中管理存在的主要问题﹑主要注意事项与一般对策﹐旨在指导热室镁合金压铸生产正确管理。

镁合金是当代重要的工程材料之一。镁是结构性金属中最轻的一种，具有高强度对重量比﹐可取代传统上运用钢、铸铁、锌合金甚至铝合金的地方。除此之外镁合金还具有﹕(1) 优良的导热性、吸震性﹔(2) 抗EMI电磁波﹔(3) 尺寸稳定性高﹔(4) 可100%回收，被誉为绿色工程材料。镁合金以上得天独厚的特性使之成为工业产品中制造结构零件的优选材料之一，主要用于制造轻而强度高的对象。镁合金压铸件的应用领域以笔记本计算机、照相机和摄相机产品（统称为3C产品）为主。

一﹑合理选用镁合金压铸机进行压铸生产

镁合金压铸主要有：热室压铸、冷室压铸、半固态压射成形三种压铸成形技术。

选用何种形式的镁合金压铸机进行生产主要取决于铸件的壁厚和重量。德国Frech（富来）公司在对“镁合金压铸工艺的优化”问题进行研究中提出﹕一般情况下﹐小约1kg左右﹐薄壁均匀﹑形状复杂的小铸件适合用热室压铸机进行生产。冷室压铸机通常用于压铸大型件﹐因为可以采用较高的压射压力﹐在高达15Mpa的压射比下﹐在100ms之内一次压射10kg或更多的金属液。对于1.35~2.25kg重的压铸件﹐可以在锁模力500~700吨的压铸机进行生产﹐两种类型压铸机都能适用。

热室压铸机在华南地区被广泛的使用﹐与冷室压铸机相比﹐热室压铸具有以下之特点（具体数据以菱沼机（HISHINUMA）为例:

1. 铸造时镁合金材料处于液体状态﹐合乎一般铸造条件。

2. 铸造性良好﹐铸造压力约250KG/CM²,较低的铸造压力可铸造出较大的铸件。

3. 生产周期快

4. 浇口较小﹐以手提电话成形为例﹐热室压铸44.8ｇ﹐冷室压铸110ｇ﹐热室压铸产品的水口重量只有冷室压铸产品的水口重量约40％。

以下更新热室压铸技术装置令热室压铸机更适合于镁合金的生产﹕

1. 高速射出伺服式液压系统。

2. 高周波喷咀加热装置。

3. 模具断热板。

4. 模具温度调节装置。

5. 镁锭预热装置。

6. 在射出计测机构中采用无接触式高速Sensor，读数准确快捷﹐令无机械接触部分保修简单容易。

半固态压射机的优点在于﹕零件表面质量高﹔可铸造壁厚薄达0.7~0.8mm的轻薄件﹐尺寸精确﹔不需要熔炼炉﹐不但安全性高而且劳动环境好﹔铸件收缩量小﹔铸件的表面良品率高﹐可令压铸工序无表面缺陷的良品率达50%左右。

半固态压铸技术不足之处在于﹕装备昂贵﹔维护较困难﹐机械与控制设备故障率较高﹐维修费用多﹐比压铸法的高50%左右﹐故产品成本较高﹔因使用的原料为镁粒﹐与使用镁锭的压铸法相比原料价格高20%﹔铸件生产周期长﹐为普通压铸法的2~3倍﹐故产量较低。

由表1可见三种类型的压铸机在生产工艺中的比较﹐实际生产中采用哪一种压铸机应按照生产产品的需要取舍。就目前中国大陆而言﹐热室压铸机应用较为广泛﹐本文以热室压铸成形技术为主要对象介绍压铸生产过程中的管理与经验。

表1 三种压铸机生产工艺特点的比较

二﹑镁合金压铸生产过程中的注意事项压铸工艺参数方面主要有以下部分需要在镁合金压铸生产过程中给予足够的重视：

1.镁合金的预热

预热的目的首先在于消除镁锭可能残存的水份，否则就可能发生溅射和爆炸的后果；其次在于使镁合金熔炉内熔液温度不因加料而产生大的波动。镁锭预热所需要的温度至少达到150℃或以上。

2. 镁合金熔液之工作温度

热室压铸工艺所需要的镁液工作温度在620℃至640℃，在具体的生产过程中，十分重要的工作是要根据产品的实际要求，以及生产过程的控制情况适当调整熔液的温度。

3．模具温度

保持模具温度从理论和实际操作中都有其重要的意义。其作用大致为：

a.使模具达到良好的平衡，改善合金凝固条件和顺序。

b.保持合金具有良好的填充状态和流动性，并有利于压力的传递。

c.铸件成形良好的同时可以得到稳定的表面质量，尺寸精度和机械性能。

d.提高生产效率和模具寿命

模温之高低需依产品特征及生产周期的控制情况加以调节，一般控制在230℃至280℃之间。

4．热室压铸机射嘴的温度控制

射嘴的加热其目的是为了减少合金熔液流经时的热量损失，达到稳定的操作。

5．压射力的控制

热室压铸机压射力控制在16至25MPa，增压则控制在50至70MPa。

6．压射速度的控制

一般在控制快速射料上，镁合金压铸需要大于锌、铝合金的快速填充。特别是在生产特薄壁铸件，压铸机空射速度要大于6米／秒。

三﹑镁合金压铸生产过程中的熔料管理

镁合金压铸所使用的镁合金锭一般重量由四至十二千克。由于镁与水份的爆炸反应，必须将干燥的材料加入到炉内，这一点非常重要。所以在压铸现场，合金锭首先需要由预热炉从环境温度加热到150℃以上，才能加入熔炉。过往，适当份量的覆盖剂会加入熔炉中以防止合金液面氧化。现在覆盖剂的使用已被保护气体（如SF6或N2）所取代。

1．熔炼过程

合金锭投入压铸机坩埚熔炼过程中，一层浮渣会在金属表面上形成。这层浮渣会在表面上形成。这层浮渣需要定时清除，频密程度要视乎合金料的质量，预热的方法，熔炉的设计以及铸件的大小等。定期清除坩埚壁上的残渣是相当重要的，过量的残渣积聚有机会产生强烈的化学反应。同时坩埚底部也会沉积有残渣，在每次清理液面的浮渣时，也需要同时检查沉积在坩埚的残渣是否过多，因为沉渣会降低熔炉的熔炼效能及引致铸件不良等问题。

又由于检查和清理合金液表面时，保护揭盖会被打开而导致坩埚内的保护气体环境会受到影响。因此，当清理合金液时，有需要提供额外增加气体的供应量。

2．镁合金废料回收

镁合金可100%回收，不过又有别于锌及铝压铸的废料回收。镁压铸的废料，例如浇口及流道等，因为含有一定量的氧化物，故此，一般不能直接再次使用，否则，便会影响产品的性能。现时，镁废料绝大部分由生产镁锭的公司回收，只有极少数的压铸厂能够自行回收。

四﹑镁合金压铸生产过程中的质量控制

在镁合金压铸生产过程中遇见的产品缺陷是欠铸（缺料）、冷隔（冷纹）、砂孔、起泡、收缩、变形等情况。其中冷隔及欠铸是众多缺陷中最常出现的型态这两种缺陷的产生大多与以下几种原因有关。例如可能是模具充模的速度太慢、太多的脱模剂喷涂量、熔料及模具温度不正确、熔料不洁净（积聚过多的氧化物）、压铸速度不足。另一缺陷------砂孔﹐产生的成因大多是在模框充填时，气体困在模框内无法排出。检讨以下几点可以将严重情况减低﹕去水道的形状、入水口的位置及尺寸、排气道的位置及面积及脱模剂的性质及喷涂量等。

表2列举了常见镁铸件表面及内部缺陷的一般对策

五﹑镁合金压铸生产过程中的安全管理

1．压铸车间的布置和要求

镁的压铸车间建议是一独立单层建筑物，车间地面不能低于其它地面，以防雨水积聚。压铸车间及熔料处理都属于热加工作业，车间室温通常会较高，而烟气也会较多，所以车间地面与建筑物顶之间应有较高的距离，以利烟及热气容易消散，因此车间应该保持良好的通风。图1为日本某压铸工厂的排气系统。

图1 压铸工厂排气系统

供应镁熔液保护气体之气瓶，建议安放在一个与车间隔离有防火结构保护的地方。气体经由坚固的金属管道供应至各个所需的地方。

2．材料储存及搬运

镁件或镁锭应储存在一个不燃性建筑内，而除了镁金属外不应同时储存其它可燃性物料。空间内保持干燥及良好的通风，并需良好的去水系统。在生产工厂内不应存放镁锭。储存在内的镁锭不应带有可燃性包装或卡板。压铸场所内不应积存压铸件，将生产出来的压铸件频密的移去压铸场所。

3．模具使用

镁合金压铸进行前必须预热至接近正常操作温度。预热前先把锁压力调松，以免模具预热后澎胀，令锁模过紧。

4．熔炉及保护气体的使用安全

处理镁熔液时，必须不同程度的被覆盖和保护，避免与大气接触，否则熔液将会被迅速氧化及燃烧。

目前较普遍使用的是一种0.2%～0.5%的六氟化硫，其余为氮气的混合气体。镁熔料温试达到四百度时，就必须注入保护气体。此外，正确的气体混合量也非常重要，过多的六氟化硫会将熔炉金属部份侵蚀。

熔缸会因为各种情况导致金属材料逐渐变薄，这些原因包括材料本身氧化、镁熔液受到污染、过量注入保护气体或六氟化硫的浓度过高等。当发现金属材料已经损耗至原来的一半时就要将它更换，镁熔液因熔缸材料损耗严重而渗漏，极可能会造成严重的后果。

六﹑结束语

长期以来，滞缓镁合金压铸业发展的两个瓶颈（镁合金材料价格的居高不下及压铸的技术攻关未能突破）在90年代之后有了重大的突破，从而也加速了镁合金压铸业的发展。

由于镁合金压铸有别于其它常用合金压铸﹐随着镁合金压铸产业的飞速发展﹐加强生产中的管理成为了普及镁合金压铸的重要前提。镁合金压铸的管理经验是需要在长期压铸生产中﹐理论与生产实际相结合逐步总结出来的。