Magnesiumlegierungsgrade: AZ31 B, AZ91 D Eigenschaften & Auswahl

Erklärte Magnesiumlegierungsgrade: Eigenschaften, Zusammensetzung und wie man die richtige auswählt

Jedes Kilogramm, das Sie eine Strukturkomponente, funktioniert auch die Wirtschaftlichkeit der Kraftstoffkosten, Nutzlastkapazität, und Dass ein einziger wirtschaftlicher Vorteil reicht, um zu erklären, warum Ingenieure wiederholt auf Magnesium fixiert haben leichtste Strukturmetall in kommerziellen Gebrauch zu modifizieren, mit einer geringen Dichte von nur 1,74 g/cm³ Aber “Magnesium” ist kein einzelnes Material Es ist eine Familie von Magnesium CNC Bearbeitung Legierungen, die jeweils auf ein bestimmtes Gleichgewicht zwischen mechanischen Eigenschaften, Duktilität, Korrosion und Fertigungstechnologie zugeschnitten sind.

Dieses Kompendium präsentiert eine Übersicht über die wichtigsten Magnesium-Magnesium-Qualitäten 911 AZ3B, AZ33B, WE431 und Z6D, validierte mechanische Eigenschaftsdaten, Legierungszusammensetzungen und ein Entscheidungsdiagramm. Wenn Sie Druckgussgehäuse oder bearbeitete Strukturträger versenden, helfen Ihnen diese Daten dabei, ungeeignete Qualitäten auszusortieren, bevor Sie ein Angebot einholen.

Warum Magnesiumlegierungen für die Leichtbautechnik wichtig sind

Magnesium ist jetzt das Strukturmetall mit der niedrigsten Dichte im kommerziellen Dienst. Es ist 331 TP3 T weniger dicht als Aluminium, 611 TP3 T weniger dicht als Titan und eine erstaunliche 781 TP3 T weniger dicht als Stahl. Diese Heldendichte führt zu Einsparungen beim Kraftstoffverbrauch außerhalb der Linie, mehr als proportionale Zuwächse im Nutzlastverhältnis und eine geringere Trägheit für jedes bewegliche Teil. Daher sind Luft- und Raumfahrt- und Automobildesigner bestrebt, Magnesiumlegierungen zur Gewichtseinsparung zu implementieren.

Das Festigkeits-Gewichts-Verhältnis von Magnesiumlegierungen ist mit vielen Aluminiumlegierungen und einigen legierten Stählen äußerst konkurrenzfähig. Die Wikipedia-Eintrag zur bestimmten Stärke Stellt fest, dass ausscheidungsgehärtete Magnesiumlegierungen mit den spezifischen Festigkeiten konkurrieren, die durch die beste Aluminiumhärtung erreicht werden, wenn sie die wünschenswerten Eigenschaften lasttragender Teile aufweisen.

Die Luft - und Raumfahrtingenieure Boeing und Airbus haben Anwendungen der Magnesiumlegierung in ihre jeweiligen Verkehrsflugzeugprogramme aufgenommen Die Internationaler Magnesiumverband (IMA) Anwendungen von Magnesiumlegierungen in Rümpfen, Satellitengehäusen und Hubschraubergetrieben, GT-Fahrzeugen und Karosserien von Fahrrädern zuverlässig aufgezeichnet hat GM hat Magnesiumdruckgussteile in Sitzrahmen, Instrumententafeln und Zylinderblöcken verwendet Ford verwendet Magnesiumlenkradarme und Rücksitzteile. Etwa 7080% aller im gesamten Automobilsektor verwendeten Magnesiumdruckgussteile sind Heißkammer-Druckgussteile.

Wie Magnesiumlegierungsgrade klassifiziert werden (ASTM Naming System)

Alle im Handel erhältlichen Magnesiumlegierungsqualitäten entsprechen dem Bezeichnungssystem gemäß ASTM B951 (zunächst ASTM B275).Jeder Code besteht aus zwei Buchstaben, die die primären Legierungselemente bezeichnen, zwei Ziffern, die die ungefähren Gewichtsprozente dieser Elemente zeigen, und dann einem Buchstaben, der die spezifische Mischung der Legierung bezeichnet.

Nehmen Sie zum Beispiel AZ91D-T6. “A”=Aluminium, “Z”=Zink, “9”=9% Aluminium, “1”=1% Zink, “D”=vierte registrierte Variation dieser Zusammensetzung, und “T6 “= Lösung behandelt plus künstlich gealtert.

ASTM-Buchstabencodes für Legierungselemente

In unserer CNC-Werkstatt bearbeiten wir regelmäßig Gussteile (z.B. AZ91 D) und Magnesiumknetlegierungen (z.B. AZ31 B) Diese Namen sagen dem CNC-Maschinisten, was ihn vor dem ersten Schnitt erwartet: Ein höherer Aluminiumgehalt (Buchstabe “A” im Code) weist auf eine bessere Gießfähigkeit und geringere Duktilität hin, wohingegen eine Legierung, die Zirkonium enthält (Codes der K-Serie), auf eine feinere Kornstruktur und eine bessere Schmiedereaktion hinweist.

Gemeinsame Temperierungsbezeichnungen

Magnesiumlegierungen können grob in zwei Gruppen unterteilt werden: Gusslegierungen wie AZ91, AM60 und AE42, die die Endprodukte von Druckguss, Sandguss und Permanentformguss sind, und Knetlegierungen wie AZ31, AZ61, AZ80 und ZK60, die die Endprodukte von Extrusion, Walzen und Schmieden sind; Beide Gruppen folgen demselben Legierungsbenennungssystem mit Buchstabenzahl. Reines Magnesium ist für den strukturellen Einsatz zu weich, daher werden diese Legierungselemente hinzugefügt, um nützliche Eigenschaften von Magnesiumlegierungen im Einsatz zu erreichen.

AZ91D Die am weitesten verbreitete gegossene Magnesiumlegierung

AZ91 D ist die vorherrschende Druckgusslegierung in der Magnesiumfamilie, es ist die dominierende Legierung für Hochdruckdruckdruckguss auf der ganzen Welt Calciumzugaben von 0,0020,0051TP3 T und strenge Grenzwerte für jedes von Fe (0,0051TP3 T), Ni und Cu zu den hochreinen Legierungsqualitäten unterscheidet es von AZ91 A/B/C, die schwerwiegende galvanische Korrosionsfehler aufweisen.

Chemische Zusammensetzung

Mechanische Eigenschaften (Stirnguss, F Temper)

Bei Le-creator bearbeiten wir AZ91 D-Motor, Getriebe, Instrumententafel und elektronische Gehäuse für unsere Elektronikkunden; die Gießeigenschaften dieser Legierung machen sie zu einem der zuverlässigsten verfügbaren Produktionsmaterialien. Dünnere Wandabschnitte (bis zu 1,5 mm) füllen sich konstant gut aus und nach der Erstarrung ist die Dimensionsstabilität hoch mit Grenzen für die Verformung usw. Ein hoher Aluminiumgehalt verleiht AZ91 D eine etwas bessere Korrosionsbeständigkeit als seine unteren Aluminiumgusslegierungen, da das Aluminium dazu beiträgt, eine stärkere, weniger durchlässige Oxidschutzfläche zu bilden.

AZ91 D wird in Wagenlenksäulen, Getriebegehäusen, Instrumententafelbalken und elektronischen Gehäusen eingesetzt, wie aus dem Wikipedia-Artikel zu Magnesiumlegierungen AZ91 scheint (weltweit) die beliebteste der in allen Branchen weltweit verwendeten Druckguss-Magnesiumlegierungen zu sein.

AZ31B Die Go-To Geschmiedete Magnesiumlegierung

AZ31 B ist mit Abstand die beliebteste Magnesiumknetlegierung, die für Bleche, Platten, Extrusionen und verwendet wird Zerspantes Magnesium Teile. Ähnlich wie AZ91 D in der Gießwelt, wo es dominiert, ist AZ31 B die Legierung, an die sich die meisten Ingenieure wenden, wenn ein Teil gewälzt, gebogen, geschweißt oder CNC-bearbeitet aus Stabmaterial und Platte benötigt.

Chemische Zusammensetzung

Mechanische Eigenschaften (F Temper)

Die Sorte, die wir am häufigsten für CNC-bearbeitete Strukturkomponenten bei Le-creator empfehlen werden, ist AZ31 B. AZ31 B demonstriert die beste Bearbeitbarkeit jeder funktionellen Magnesiumlegierung – es erzeugt einen glänzenden, handlichen Chip bei hohen Schnittgeschwindigkeiten (das empfohlene Maximum für die Drehgeschwindigkeit beträgt 65-115 m/min) unter reduzierten Schnittkräften 65-115 m/min) und die hohe Duktilität (151TP3 T) ist erforderlich, damit das Metall den Befestigungsspannungen ohne Risse standhalten kann. Verwendung der Daten, die in der AZ31 B-Datenblatt von AZoM Aus der Magnesium-Knetlegierung AZ31 B sind seine Zugfestigkeit von 260 MPa und die Streckgrenze von 200 MPa einzeln viel größer als das im Fertigungszustand verwendete Druckguss-AZ91 D.

Schweißbarkeit ist ein weiterer Festigkeits - und Duktilitätsvorteil von AZ31 B. AZ31 B ist eine der am einfachsten zu schweißenden Magnesiumlegierungen durch AC WIG, und FSW von AZ31 B-Blech ergibt Verbindungen mit Zugfestigkeit bis zu 176 MPa für optimale Bedingungen AZ31 B ist im Handel als Blech und Platte erhältlich (unter ASTM B90) und extrudierte Stäbe, Stäbe und Rohre (gemäß ASTM B107).

Andere bemerkenswerte Magnesiumlegierungsgrade: WE43, AZ61, ZK60

AZ91 D und AZ31 B decken den größten Teil des kommerziellen Bedarfs, aber drei weitere Magnesiumlegierungsqualitäten schließen Leistungslücken, die die AZ-Serie bei erhöhter Temperatur, in z. B. für biomedizinische Zwecke und in biomedizinischen Umgebungen nicht erreichen kann.

WE43 Hochleistungs-Rarar-Earth-Qualität

WE43 ist eine Hochleistungs-Magnesiumlegierung mit etwa 41TP3 T Yttrium (W), 3,31TP3 T mischmetallenen Seltenerdelementen (E), und Zr für die Kornveredelung, was WE43 besonders macht, ist seine Kriechfestigkeit: Zugfestigkeit über 180 MPa bei 300 °C, viel besser als Legierungen der AZ-Serie, die oberhalb von 120 °C an struktureller Integrität verlieren Ein Rückblick in Grenzen in Materialien Bestätigt, dass Seltenerdelemente bei hohen Temperaturen eine Mischung aus fester Lösung und Ausscheidungsverstärkung bieten.

Eine weitere potenzielle Anwendung von WE43 liegt im Bereich der Medizin Der Elastizitätsmodul von WE43 (~45 GPa) ist viel besser mit Knochen (15-25 GPa) kompatibel als Stahl - oder Titanimplantate, sodass es wahrscheinlich ist, dass es weniger Spannungsabschirmung geben würde Ein Papier in PMC/Nationale Gesundheitsinstitute Berichten zufolge Knochenfixierungsplatten auf WE43-Basis mit ausreichender Festigkeit für den Einsatz an Mittelgesichtsknochen.

AZ61 Das Schmieden von Arbeitstieren

AZ61 hat 61TP3 T Al und 11TP3 T Zn, womit es zwischen AZ31 B (schwächer, aber formbarer) und AZ80 (stärker, aber weniger duktil) liegt, es ist die am häufigsten verwendete Schmiedeschmiedelegierung für Magnesium und dient auch als Schweißzusatzdraht, wenn ein Geschäft eine stärkere Magnesiumknetqualität benötigt, aber die Kosten für Seltenerdlegierungen nicht rechtfertigen kann, füllt AZ61 diese Lücke.

ZK60 Der Hochfestigkeitsgrad Extrusion

ZK60 ist eine hochfeste Schmiede - und Extrusionsqualität Magnesium-Zink-Zirkonium-Legierung (61TP3 T Zn, ~0,51TP3 T Zr).Sie erreicht eine Zugfestigkeit von 321 MPa im extrudierten Zustand, mit Dehnung von 15281 TP3T in Abhängigkeit von der Verarbeitungsmethode Die mechanischen Eigenschaften von ZK60 nähern sich wesentlich näher an Aluminiumlegierungen im mittleren Bereich als an typischen Magnesiumqualitäten Zirkoniumzusätze erzeugen eine extrem feine Kornstruktur, was der Legierung sowohl hohe Festigkeit als auch Formbarkeit bei Arbeitstemperaturen von 2504000 °C verleiht.

AZ311D vs. AZ-Kopf-Kopf-Kopf-Kopf-Kopf-Kopf-Kopf-Kopf-Kopf-Kopf-Kopf-Kopf-Kopf-Kopf-Kopf-Kopf-Kopf-Kopf-Kopf-Kopf-Kopf-Kopf-Kopf-Kopf-Kopf-Kopf-Kopf-Kopf-Kopf-Kopf-Kopf-Kopf-Kopf-Kopf-Kopf-Kopf-Kopf-Kopf-Kopf-Kopf-Kopf-Kopf-Kopf-Kopf-Kopf-Körper

Die am häufigsten getroffene Wahl in der Mg-Produktion ist für AZ31 B oder AZ91 D. Dies sind die beiden Hauptfamilien – bearbeitet und besetzt, und wenn man weiß, welche dominiert (und unterdurchschnittlich abschneidet), kann teures Material beim Matching eingespart werden.

Ein typischer Fehlerbericht in Projekten: AZ91 D Klasse3 beim Biegen oder Schweißen nach dem Gießen deklarieren Bei einer schlechten Dehnung 3-71TP3 T reißt AZ91 D leicht, selbst wenn AZ31 B leicht überleben wird Die höheren Kosten von Aluminium verleihen AZ91 D eine stärkere Kampfkorrosions - und Gießfähigkeit, aber eine höhere Heißrissneigung, eine verringerte Schlagfestigkeit unter dynamischen Belastungen und eine Anfälligkeit für interkristalline Korrosion, wenn Verunreinigungen nicht kontrolliert werden Die Kaltverfestigungskapazität ist auch bei gegossenem AZ91 D im Vergleich zu geknetem AZ31 B begrenzt.

In der Zwischenzeit wäre es ein sehr teurer Fehler, AZ31 B für ein hochvolumiges Inlandsprogramm spezifiziert zu haben, bei dem Druckguss die Stückkosten um 601TP3 T senken würde AZ31 B ist eine Magnesium-Knetlegierung it is not druck gast Solange Ihr Volumen 5.000 Komponenten übersteigt, und die Geometrie ist geeignet, AZ91 D zu gießen, wird fast immer wirtschaftlich triumphieren.

“Zwischen AZ31 B und AZ91 D ist es wirklich eine Wahl der Herstellung machen Sie Ihre AZ31 D, die Ihren Grad der Herstellung oder den AZ31 D fallen an Ort und Stelle”.”

„Das Ingenieurteam

So wählen Sie die richtige Magnesiumlegierungsqualität für Ihr Projekt aus

Die Wahl einer Magnesiumlegierungsqualität ist ein Kompromiss aus fünf Parametern: mechanische Belastung, Temperatur, Umgebung, Prozess und Menge. Nachfolgend finden Sie den Entscheidungsbaum, den wir bei der Beschaffung von Bearbeitungsaufträgen verwenden Unsere Fähigkeiten zur Bearbeitung von Magnesiumlegierungen.

Wenn uns ein Kunde ein Teil mit nicht identifizierten Anforderungen bringt, verwenden wir AZ31 B zuerst für Prototyping und Tests, da es schneller heizt und maschinell arbeitet als andere Qualitäten Sobald das Produktionsdesign verifiziert ist und Druckguss in hohen Volumina erfordert, verwenden wir AZ91 D-Werkzeuge, während wir sicher sind, dass die Geometrie - und Toleranzstudien mit AZ31 B keine größere Überarbeitung erfordern werden.

Häufig gestellte Fragen