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¿Cuáles son las dificultades de fabricación de los bujes de rueda forjados de aleación de magnesio?

2024-11-26

Las dificultades de fabricación de las ruedas forjadas de aleación de magnesio

I. Aspectos de las características de los materiales

Las aleaciones de magnesio son químicamente activas. Durante el proceso de forjado a alta temperatura, son propensas a reaccionar con el oxígeno del aire. Por ejemplo, cuando la temperatura aumenta, los átomos de magnesio se combinan rápidamente con el oxígeno para formar óxido de magnesio (MgO). La presencia de óxido de magnesio formará una película de óxido en la superficie de la aleación de magnesio. Si no se controla adecuadamente, esta película de óxido afectará el proceso de forjado posterior. Debido a que la película de óxido es relativamente suelta y no puede proteger el sustrato tan bien como la película de óxido en la superficie de las aleaciones de aluminio, y durante el proceso de forjado, la película de óxido puede desprenderse y mezclarse con el material, lo que conduce a una disminución de las propiedades del material, como una reducción de la resistencia y la tenacidad del material.

La fluidez de las aleaciones de magnesio es diferente a la de otros metales de uso común (como las aleaciones de aluminio). Durante el proceso de forjado, la fluidez de la aleación de magnesio fundida tiene un gran impacto en el efecto de llenado del molde. Debido a la baja fluidez de las aleaciones de magnesio, al llenar los moldes de ruedas con formas complejas, es posible que no se puedan llenar por completo todos los rincones de la cavidad del molde, lo que da como resultado defectos en el producto, como la formación de poros y cavidades por contracción. Además, su fluidez también se ve afectada por múltiples factores como la temperatura y la presión, lo que dificulta el control preciso de su comportamiento de flujo.

Las aleaciones de magnesio tienen una alta tendencia a agrietarse en caliente durante el proceso de solidificación. Durante la etapa de enfriamiento de las ruedas de forja, debido a la alta conductividad térmica de las aleaciones de magnesio, el calor se disipa rápidamente, lo que da como resultado un gran gradiente de temperatura dentro de la pieza fundida. Cuando la pieza fundida se solidifica y se encoge, este gradiente de temperatura provocará tensión térmica dentro de la pieza fundida. Si la tensión térmica excede el límite de resistencia del material, se producirán grietas en caliente. La presencia de grietas en caliente afectará gravemente la calidad y la seguridad de las ruedas, volviéndolas inutilizables.

II. Aspectos del proceso de forja

El rango de temperatura de forjado de las aleaciones de magnesio es relativamente estrecho. Por ejemplo, el intervalo de temperatura de forjado adecuado para algunas aleaciones de magnesio puede ser de solo unas pocas decenas de grados Celsius. Si la temperatura de forjado es demasiado baja, la plasticidad del material se vuelve deficiente y la resistencia a la deformación aumenta, lo que dificultará la realización del proceso de forjado, requiriendo una mayor presión de forjado y siendo propenso al agrietamiento. Por el contrario, si la temperatura es demasiado alta, además de ser propensa a la oxidación, también hará que los granos de la aleación de magnesio crezcan, reduciendo así las propiedades mecánicas del material, como la resistencia y la dureza.

Las aleaciones de magnesio son sensibles a la velocidad de deformación. Durante el proceso de forjado, una velocidad de deformación adecuada es uno de los factores clave para garantizar la calidad del producto. Si la velocidad de deformación es demasiado rápida, el movimiento de dislocación dentro de la aleación de magnesio no se puede coordinar a tiempo, lo que da como resultado una concentración de tensión local y el agrietamiento del material. Si la velocidad de deformación es demasiado lenta, la eficiencia de producción se reducirá en gran medida. Mientras tanto, a una velocidad de deformación menor, la aleación de magnesio también puede tener otros problemas de calidad debido a estar en un entorno de alta temperatura durante mucho tiempo, como el crecimiento del grano.

Debido a la necesidad de condiciones especiales de presión y temperatura durante la forja de aleaciones de magnesio, se imponen mayores requisitos a los moldes. En primer lugar, los moldes deben tener una buena resistencia a altas temperaturas para soportar las altas temperaturas durante la forja de aleaciones de magnesio. En segundo lugar, la elección de los materiales del molde debe considerar la compatibilidad con las aleaciones de magnesio para evitar reacciones químicas durante el proceso de forja. Además, el diseño estructural de los moldes también es crucial. Debido a la baja fluidez de las aleaciones de magnesio, la compuerta, el canal y otras partes de los moldes deben diseñarse cuidadosamente para garantizar que las aleaciones de magnesio puedan llenar suavemente la cavidad del molde, y se debe considerar el problema del escape de los moldes para evitar la formación de poros y otros defectos durante el proceso de forja.

III. Aspectos del control de calidad

La detección de defectos internos (como pequeñas grietas, poros, etc.) en las ruedas forjadas de aleación de magnesio es relativamente difícil. En comparación con otros materiales metálicos, la densidad de las aleaciones de magnesio es menor, lo que requiere una mayor precisión del equipo de detección. Por ejemplo, cuando se utilizan métodos de prueba no destructivos (como pruebas ultrasónicas, pruebas de rayos X), debido a las diferencias en las propiedades acústicas y de absorción de rayos de las aleaciones de magnesio con respecto a las de otros metales, se necesitan configuraciones especiales de parámetros de detección y un equipo más preciso para detectar eficazmente los defectos internos. Además, es posible que algunos defectos diminutos no se detecten debido a la resolución insuficiente del equipo de detección, y estos defectos pueden expandirse gradualmente durante el uso de las ruedas, lo que genera posibles riesgos de seguridad.

Resulta difícil garantizar la consistencia del rendimiento de las ruedas forjadas de aleación de magnesio. Debido a que las características materiales de las aleaciones de magnesio se ven afectadas por múltiples factores (como la pureza de las materias primas, los parámetros del proceso de forjado, etc.), incluso en las mismas condiciones de proceso, el rendimiento de diferentes lotes de ruedas forjadas de aleación de magnesio también puede mostrar diferencias significativas. Por ejemplo, las propiedades mecánicas, como la resistencia y la dureza del material, pueden variar debido a cambios en las impurezas traza en las materias primas o pequeñas fluctuaciones en la temperatura y la presión durante el proceso de forjado, lo que supone un gran desafío para la producción en masa de productos de ruedas de alta calidad y rendimiento estable.