El magnesio es el metal estructural más ligero utilizado en la fundición de aleaciones., y la fundición a presión es el proceso que convierte esa propiedad en piezas de paredes delgadas en volumen. En volumen idéntico, una pieza fundida de magnesio AZ91D pesa aproximadamente dos tercios más que una pieza fundida a presión de aluminio común y aproximadamente un cuarto más que un componente de acero.. A diferencia de muchas alternativas ligeras, El magnesio fluye hacia las paredes delgadas., Formas acanaladas en una máquina de fundición a presión de cámara fría estándar.. Esa combinación explica las piezas donde ya funcionan las piezas fundidas a presión de magnesio.: componentes estructurales y semiestructurales de automoción, carcasas para herramientas eléctricas, y recintos seleccionados dentro de vehículos eléctricos.
El mismo conjunto de propiedades explica por qué el metal sigue siendo un nicho fuera de esas familias.. La prima sólo se justifica cuando la masa, paredes delgadas, o sensación de vibración sentarse en la lista de requisitos.
Esta guía recorre las familias de aplicaciones en las que la fundición a presión de magnesio obtiene una revisión de diseño.. También cubre donde el metal pierde frente al aluminio., y qué debe verificar un comprador sobre el proceso de un proveedor antes de comprometer una pieza. La orientación permanece del lado del comprador.: comportamiento material a partir de datos publicados, y preguntas sobre proveedores que vale la pena hacer por escrito.
Por qué los equipos de diseño eligen el magnesio
El caso comienza con la densidad.. AZ91D, el caballo de batalla de aleación de fundición a presión, tiene una densidad alrededor 1.8 g/cm³. Las aleaciones comunes de fundición a presión de aluminio se encuentran cerca 2.7 g/cm³, que se trata de un 33 porcentaje de ahorro de masa con geometría idéntica. Porque el magnesio y el aluminio tienen una rigidez específica comparable, Una pieza de magnesio rediseñada puede conservar la rigidez requerida mediante espesores de pared y geometría de nervaduras ajustados.. El ahorro de peso final debe confirmarse mediante un análisis estructural en lugar de asumirse únicamente a partir de la densidad..
Tres propiedades secundarias deciden muchos programas:
- Mojadura. La capacidad de amortiguación del magnesio es mayor que la del aluminio., lo que ayuda con la sensación de ruido y vibración en productos portátiles y transportados.
- Castabilidad. AZ91D tiene una temperatura líquida de aproximadamente 595 °C y una temperatura sólida cercana 470 °C, por Datos de la Asociación Internacional del Magnesio. La aleación se congela en un amplio rango en lugar de en un punto, que da forma a las decisiones de entrada y alimentación, y su fluidez soporta paredes delgadas y nervaduras densas.
- Contribución de EMI y RFI. Una carcasa de magnesio conductora puede contribuir al blindaje EMI cuando las juntas, Las aberturas y la conexión a tierra están diseñadas adecuadamente..
Donde pierde el magnesio: fuerza absoluta, resistencia a la fluencia a temperaturas elevadas, y comportamiento frente a la corrosión en entornos no controlados. La corrosión se gestiona en lugar de eliminarse. Las piezas de magnesio fundido a presión normalmente entran en servicio bajo un revestimiento de conversión., pintura o capa en polvo, y con aislamiento de metales menos nobles en el montaje. Esos tres límites definen los límites de cada aplicación a continuación.. Una conversación honesta con el proveedor trata sobre cuál es su parte en relación con ellos..
Donde ya vive el magnesio en los vehículos
La automoción sigue siendo el hogar más grande para las fundiciones a presión de magnesio, Y las partes no son ni exóticas ni experimentales.. Volantes, carcasas de la columna de dirección, marcos de asientos y carcasas de ajuste, vigas del panel de instrumentos, carcasas de espejos, y las cajas de transmisión y caja de cambios son aplicaciones de magnesio establecidas en automóviles de producción.. Los diseñadores los eligen cuando la reducción de masa compensa la prima del material.. La lógica de la aleación está resuelta.: AZ91D donde la resistencia y el margen de corrosión conducen, y AM50 o AM60 donde la ductilidad y la absorción de energía de choque son más importantes. La mayoría de estas piezas se encuentran en la cabina o en la zona de respaldo de la carrocería., lejos de los entornos más calurosos del sistema de propulsión, que coincide con los límites de fluencia descritos anteriormente.
para un comprador, El recorrido del automóvil es importante porque viene con un marco de calificación.. Las piezas de magnesio de los automóviles se producen bajo la misma IATF 16949 disciplina como los de aluminio: Envíos de PPAP, monitoreo de la capacidad del proceso, control de química de fusión, y trazabilidad. Pregunte qué certificados posee realmente la planta que ejecutará su pieza., y para que alcance. El página de capacidades de fundición automotriz en este sitio documenta ese marco con más detalle.
Cajas para vehículos eléctricos y piezas del sistema de baterías
La batería es el componente más pesado de un vehículo eléctrico, Y cada kilogramo extraído de la mochila se recupera o se evita el coste de la batería.. Se está evaluando el magnesio para determinadas carcasas de vehículos eléctricos, Carcasas electrónicas y componentes estructurales del sistema de baterías., pero la madurez de la aplicación varía según la parte, plataforma del vehículo y requisitos de calificación. Cajas de conexiones, carcasas de cargador a bordo, Las cajas de convertidores CC-CC y las tapas de baterías cuentan con la historia de producción de magnesio más larga del grupo..
Las bandejas y los marcos estructurales son una conversación diferente porque son relevantes en caso de accidentes y incendios.. Una bandeja de magnesio se encuentra cerca de células que conllevan su propio riesgo térmico.. Por lo tanto, el diseño debe abordar las rutas de carga de choque., absorción de energía, aislamiento galvánico de sujetadores de acero o aluminio, Sellado según una clasificación IP., y comportamiento del fuego. Comportamiento ante el fuego, separar las formas: magnesio fundido, Las virutas finas y el polvo se queman fácilmente y necesitan un manejo especializado., mientras que una pieza fundida terminada de sección gruesa es mucho más difícil de encender. Solicite datos de prueba sobre la geometría real de la pieza en lugar de discutir con las etiquetas de los materiales..
Si un proveedor de bandejas es vago sobre el diseño de protección contra la corrosión, aislamiento de metales diferentes, o seguridad en el manejo de piezas fundidas y virutas, tratar esa vaguedad como un hallazgo. Pregunte cómo se prueba la integridad del sellado en piezas de producción., y cómo se validan las especificaciones relevantes para accidentes. El guía de seguridad de magnesio En este sitio se cubre con más detalle el aspecto del procesamiento con riesgo de incendio..
Las herramientas eléctricas premian la baja masa y la amortiguación
Mucho antes de los vehículos eléctricos, La fundición a presión de magnesio construyó las carcasas superiores y las cajas de engranajes de herramientas eléctricas profesionales.. Un taladro o un destornillador de impacto sostenido sobre la cabeza todo el día transmite cada gramo y cada ciclo de vibración al brazo del usuario., entonces tanto la masa como la vibración importan. Las carcasas de herramientas son clásicas de pared delgada., costillas pesadas, geometría rica en jefes, que es exactamente lo que produce bien la fundición a presión. Las características de amortiguación del magnesio pueden contribuir al control de vibraciones y ruidos., aunque la vibración total mano-brazo depende del diseño completo de la herramienta.
La misma lógica se extiende al hardware de audio., cuerpos de cámara y proyector, y generadores y compresores portátiles. Dónde se transporta el producto, sostuvo, o sensible a las vibraciones, El magnesio merece una revisión de diseño.; donde permanece atornillado en servicio, El aluminio generalmente gana en costo.. Las carcasas también llevan salientes y elementos roscados directamente en la pieza fundida., lo que mantiene bajos el número de sujetadores y los pasos de montaje.. Un gabinete conductor puede soportar la contención de EMI cuando el diseño de unión y conexión a tierra de la herramienta mantiene continua la trayectoria del blindaje..
Aplicaciones especializadas confirman la ruta de lanzamiento
El magnesio aparece hoy en el hardware de aviones y deportes de motor, incluyendo carcasas de caja de cambios, estuches de accesorios, Componentes de asientos y soportes interiores en aviones., y jefes de dirección, cubiertas de embrague y herrajes adyacentes a las ruedas en carreras. El oficio es el mismo que en el trabajo automotriz.: La masa ahorrada en lo alto del vehículo o del fuselaje vale más en el futuro que la prima de material.. La carga de la calificación, aunque, es mas pesado.
El hardware crítico para el vuelo históricamente se ha basado en piezas fundidas en arena., Fundición en molde permanente y piezas forjadas en lugar de fundición a presión a alta presión.. Preguntar qué ruta de proceso, que estándares registrados, y qué parte del historial con nombre cubre realmente la aplicación que está comprando. Los límites de fatiga y fluencia del magnesio también significan que estas piezas están diseñadas teniendo en cuenta las resistencias del metal en lugar de utilizarse como reemplazos del aluminio.. La cuestión del proveedor no es si un taller puede fundir magnesio, pero qué normas aeroespaciales o de deportes de motor mantiene por escrito.
Magnesio o aluminio en una lista corta
La lista corta a continuación enmarca cada factor como una pregunta sobre su pieza en lugar de una regla sobre los metales.. Cada celda describe condiciones que tienden a favorecer un material., y la capacidad de aleación específica debe confirmarse con el proveedor antes de decidir.
| factor de decisión | Favorece el magnesio | Favorece el aluminio |
|---|---|---|
| Presupuesto masivo | Transportado, sostuvo, o pieza de rango crítico | Parte atornillada donde el peso es irrelevante |
| Geometría de la pared | Paredes delgadas cerca 1.5 mm con nervaduras densas | Paredes moderadas con relleno simple. |
| Vibración y ruido | La amortiguación y el tacto son importantes | Problema acústico dominado por la rigidez |
| Temperatura de funcionamiento | Rango de servicio validado para la aleación de magnesio seleccionada. | Aplicaciones sensibles a temperaturas más altas o a la fluencia donde la aleación de aluminio seleccionada funciona mejor |
| Exposición a la corrosión | Servicio recubierto o cerrado con diseño de aislamiento. | Servicio exterior bare-metal |
| Economía del programa | El volumen justifica la aleación y el acabado premium | El costo del material de clase ADC12 domina la decisión |
Para el lado del aluminio de la comparación, la guía para aleaciones de aluminio de fundición a presión cubre ADC12, A380, A360 y la serie ENAC.
Qué verificar sobre un proceso de magnesio
El magnesio expone una fundición mal administrada de maneras que se reflejan directamente en la calidad de su pieza.. Cuatro controles separan una celda de magnesio real de un taller que utiliza una máquina como herramienta de cotización:
- Protección contra fusión. El magnesio fundido requiere una atmósfera protectora controlada. Pregunte qué sistema de gas de cobertura se utiliza, cómo se controla su concentración y flujo, y qué procedimientos de seguridad rigen la fusión, tenencia y transferencia. El hexafluoruro de azufre fue durante mucho tiempo el estándar, y el Programa de la industria del magnesio de la EPA documenta el cambio hacia gases de cobertura alternativos debido a la huella de efecto invernadero del SF₆.
- control quimico. Las impurezas de hierro y níquel degradan el rendimiento corrosivo del magnesio, es por eso que las especificaciones AZ91D los limitan a niveles de trazas. Pregunte si los controles espectrográficos cubren cada lote de fusión y material entrante., ¿A qué frecuencia?, y solicitar informes de muestra. El página de control de calidad en este sitio enumera un espectrómetro de lectura directa entre sus equipos de inspección.
- Manejo de virutas y escoria. Los finos de mecanizado y la escoria de horno son formas genuinamente inflamables de magnesio.. Una planta que echa magnesio debe mostrarse seca., ventilado, almacenamiento de chips segregado y respuesta contra incendios con capacidad de Clase D. Trate esto como un elemento del recorrido por las instalaciones., no es un elemento del cuestionario.
- Soporte de diseño. Debido a que el adelgazamiento de las paredes y la geometría de las nervaduras conllevan gran parte del ahorro de peso, Solicite comentarios sobre DFM y flujo de molde en su CAD antes de utilizar las herramientas.. Definir el alcance de la simulación y el formato del informe en el contrato., y sopesar las respuestas frente a las lista de verificación de auditoría de proveedores antes del premio.
Escriba la solicitud de cotización para que las respuestas sean comparables entre plantas. Nombra la aleación y la especificación., el sistema de gas de cobertura, la frecuencia de control de química, métodos de inspección con límites de aceptación, y los registros de trazabilidad entregados con cada envío. Es mucho más fácil comparar dos fundiciones que responden al mismo conjunto de preguntas escritas que dos folletos..
Preguntas sobre aplicaciones de fundición a presión de magnesio
¿Cuánto más ligera es una fundición a presión de magnesio que una de aluminio??
El magnesio AZ91D tiene una densidad de aproximadamente 1.8 g/cm³ frente a aproximadamente 2.7 g/cm³ para aleaciones comunes de fundición a presión de aluminio, que esta alrededor 33 por ciento más ligero con geometría idéntica. Porque la rigidez específica es comparable, una pieza rediseñada puede mantener su rigidez a través de paredes más delgadas y nervaduras más profundas. Confirmar el ahorro final mediante un análisis estructural en lugar de asumirlo únicamente a partir de la densidad..
¿Se utilizan piezas fundidas de magnesio en bandejas de baterías de vehículos eléctricos??
Se está evaluando el magnesio para determinadas carcasas de vehículos eléctricos, Carcasas electrónicas y componentes estructurales del sistema de baterías., pero la madurez de la aplicación varía según la parte, plataforma del vehículo y requisitos de calificación. Cubiertas, Las cajas de conexiones y las carcasas de cargadores tienen la historia de producción más larga.. Las bandejas estructurales se estrellan- y relevante para el fuego, por lo que requieren aislamiento galvánico, Sellado según una clasificación IP., y datos de prueba en la pieza real.
¿Por qué las herramientas eléctricas utilizan carcasas de magnesio??
Dos propiedades físicas hacen la mayor parte del trabajo.. El peso importa porque una herramienta sostenida sobre la cabeza todo el día hace que cada gramo sea un problema de fatiga. Las características de amortiguación del magnesio pueden contribuir al control de vibraciones y ruidos., aunque la vibración total mano-brazo depende del diseño completo de la herramienta. Un gabinete conductor puede soportar blindaje EMI cuando sus uniones y puesta a tierra están diseñadas para ello..
¿Cuándo debo elegir aluminio en lugar de magnesio para una fundición a presión??
Elija aluminio cuando la pieza esté atornillada para que el peso no importe. Elíjalo cuando la temperatura de funcionamiento o la carga sostenida superen la capacidad de fluencia validada de la aleación de magnesio seleccionada.. La exposición a la corrosión exterior del metal desnudo sin un presupuesto de recubrimiento también favorece al aluminio, al igual que un programa donde domina el costo del material y el volumen no puede absorber la prima de acabado..
Pensamientos finales
La fundición a presión de magnesio es un oficio especializado dentro de un taller de fundición a presión.: Células reales con protección contra fusión., La disciplina química y la infraestructura de seguridad importan más que la lista más amplia de máquinas.. Si tu parte es llevada, sostuvo, rango crítico, o de paredes delgadas, El magnesio merece una comparación de peso modelada antes de que el aluminio obtenga un segundo término automático.. Envía un dibujo a través del pagina de contacto comenzar esa comparación con una evaluación DFM documentada.
