Grades d'alliage de magnésium : AZ31 B, AZ91 D Propriétés & Sélection

Grades d'alliage de magnésium expliqués : propriétés, composition et comment choisir le bon

Chaque kilogramme que vous retirez d'un composant structurel fonctionne également pour modifier l'économie des coûts de carburant, de la capacité de charge utile et du temps de cycle. Cet avantage économique unique suffit à expliquer pourquoi les ingénieurs se sont fixés à plusieurs reprises sur le magnésium, le métal structurel le plus léger utilisé dans le commerce, avec une faible densité de seulement 1,74 g/cm³. Mais le “magnésium” n’est pas un seul matériau. C'est une famille de usinage CNC magnésium alliages, chacun adapté à un équilibre spécifique de propriétés mécaniques, de ductilité, de corrosion et de technologie de fabrication.

Ce recueil présente un aperçu des principales qualités d'alliage de magnésium AZ91 D, AZ31B, WE43, AZ61 et ZK6. Avec des données de propriétés mécaniques validées, des compositions d'alliage et un diagramme de prise de décision. Si vous expédiez des boîtiers moulés sous pression ou des supports structurels usinés, ces données vous aideront à éliminer les qualités inappropriées avant de demander un devis.

Pourquoi les alliages de magnésium sont importants pour l’ingénierie légère

Le magnésium est maintenant le métal de structure de densité la plus faible en service commercial Il est 331TP3 T moins dense que l'aluminium, 611TP3 T moins dense que le titane, et un 781TP3 T stupéfiant moins dense que l'acier Cette densité de héros confère des économies hors ligne en consommation de carburant, des gains plus que proportionnés en rapport de charge utile, une inertie plus légère pour toute partie en mouvement et rend ainsi les concepteurs aérospatiaux et automobiles désireux de mettre en œuvre des alliages de magnésium pour des économies de poids.

Le rapport résistance/poids des alliages de magnésium est très compétitif avec de nombreux alliages d'aluminium et quelques aciers alliés. Le Entrée Wikipédia sur une force spécifique note que les alliages de magnésium durcis par précipitation rivalisent avec les résistances spécifiques obtenues en durcissant les meilleurs alliages d'aluminium, un trait souhaitable dans les pièces porteuses.

Les ingénieurs aérospatiaux Boeing et Airbus ont incorporé des applications d'alliage de magnésium dans leurs programmes respectifs d'avions commerciaux Le Association internationale du magnésium (IMA) a enregistré de manière fiable des applications d'alliage de magnésium dans les fuselages, les boîtiers de satellites, et les boîtes de vitesses d'hélicoptères, les voitures GT et les carrosseries de vélos GM a utilisé des moulages sous pression de magnésium dans les cadres de siège, les tableaux de bord et les blocs-cylindres Ford utilise des bras de volant et des pièces de siège arrière en magnésium Environ 70801TP3 T de tous les moulages sous pression en magnésium utilisés dans tout le secteur automobile sont des moulages sous pression à chambre chaude.

Comment les qualités d'alliage de magnésium sont classées (système de dénomination ASTM)

Toutes les qualités d'alliage de magnésium disponibles dans le commerce adhèrent au système de désignation prévu dans ASTM B951 (initialement ASTM B275).Chaque code se compose de deux lettres désignant les éléments primaires en alliage, deux chiffres indiquant les pourcentages pondéraux approximatifs de ces éléments, et ensuite une lettre désignant le mélange spécifique de l'alliage.

Par exemple, prenez AZ91D-T6. “A”=aluminium, “Z”=zinc, “9”=9% aluminium, “1”=1% zinc, “D”=quatrième variation enregistrée de cette composition, et “T6″=solution traitée plus vieillie artificiellement.

Codes de lettres ASTM pour les éléments d'alliage

Dans notre atelier CNC, nous usinons régulièrement des pièces moulées (par exemple AZ91 D) et des alliages de magnésium corroyés (par exemple AZ31 B).Ces noms indiquent au machiniste CNC à quoi s'attendre avant la première coupe : un niveau d'aluminium plus élevé (lettre“A” dans le code) indique une meilleure capacité de coulée et une ductilité plus faible alors qu'un alliage contenant du zirconium (codes de la série K) indique une structure de grain plus fine et une meilleure réponse de forgeage.

Désignations communes de temper

Les alliages de magnésium peuvent être largement divisés en deux groupes : les alliages coulés tels que AZ91, AM60 et AE42 qui sont les produits finaux du moulage sous pression, du moulage au sable et du moulage permanent au moule, et les alliages corroyés tels que AZ31, AZ61, AZ80 et ZK60 qui sont les produits finaux de l'extrusion, du laminage et du forgeage ; les deux groupes suivent le même système de dénomination d'alliage lettre-numéro. Le magnésium pur est trop mou pour une utilisation structurelle, de sorte que ces éléments d'alliage sont ajoutés pour atteindre des propriétés utiles des alliages de magnésium en service.

AZ91D L'alliage de magnésium moulé le plus largement utilisé

AZ91 D est l'alliage de moulage sous pression prédominant dans la famille du magnésium, c'est l'alliage dominant pour la coulée sous pression à haute pression dans le monde entier Les ajouts de calcium de 0,0020.0051TP3 et les limites strictes sur chacun de Fe (0,0051TP3 T), Ni, et Cu à l'alliage de haute pureté le distingue de AZ91 A/B/C qui ont de graves défaillances de corrosion galvanique.

Composition chimique

Propriétés mécaniques (Die-Cast, F Temper)

Chez Le-creator, nous usinons le moteur AZ91 D, la boîte de vitesses, le tableau de bord et les boîtiers électroniques pour nos clients électroniques ; les propriétés de coulée de cet alliage en font l'un des matériaux de production les plus fiables disponibles. Des sections de paroi plus fines (jusqu'à 1,5 mm) se remplissent systématiquement bien et après solidification, la stabilité dimensionnelle est élevée avec des limites de déformation, etc. Une teneur élevée en aluminium confère à l'AZ91D une résistance à la corrosion légèrement meilleure que ses alliages moulés en aluminium plus faibles, car l'aluminium aide à former une surface de protection en oxyde plus solide et moins perméable.

AZ91 D est utilisé dans les colonnes de direction de voiture, les boîtiers de boîtes de vitesses, les poutres de tableau de bord et les boîtiers électroniques comme on peut le voir depuis le Article Wikipédia sur les alliages de magnésium AZ91 semble être le plus populaire (au niveau mondial) des alliages de magnésium moulés sous pression utilisés dans toutes les industries du monde.

AZ31B L'alliage de magnésium corroyé Go-To

AZ31B est de loin l'alliage de magnésium corroyé le plus populaire utilisé pour les tôles, les plaques, les extrusions et magnésium usiné pièces. Tout comme l'AZ91 D dans le monde de la coulée, où il domine, l'AZ31 B est l'alliage vers lequel la plupart des ingénieurs se tournent lorsqu'une pièce a besoin d'être laminée, pliée, soudée ou usinée CNC à partir de barres et de plaques.

Composition chimique

Propriétés mécaniques (F Temper)

La qualité que nous recommanderons le plus souvent pour les composants structurels usinés CNC chez Le-creator est AZ31B. AZ31B démontre la meilleure usinabilité de tout alliage de magnésium fonctionnel. Il produit une puce brillante et gérable à des vitesses de coupe élevées (la vitesse de rotation maximale recommandée est de 65 à 115 m/min) sous des forces de coupe réduites et la ductilité élevée (15%) est nécessaire pour permettre au métal de résister aux contraintes de fixation sans fissuration. En utilisant les données trouvées dans le Fiche technique AZ31B d'AZoM a partir de l'alliage de magnésium corroyé AZ31 B, sa résistance à la traction de 260 MPa et sa limite d'élasticité de 200 MPa sont individuellement bien supérieures à l'AZ91 D moulé sous pression utilisé à l'état brut de fabrication.

La soudabilité est un autre avantage de résistance et de ductilité de l'AZ31 B. L'AZ31 B est l'un des alliages de magnésium les plus faciles à souder par AC TIG, et FSW de la feuille AZ31 B donne des joints avec une résistance à la traction jusqu'à 176 MPa pour des conditions optimales. L'AZ31 B est disponible dans le commerce sous forme de feuille et de plaque (sous AZ31 B) ASTM B90) et barres, tiges et tubes extrudés (sous ASTM B107).

Autres qualités notables d'alliage de magnésium : WE43, AZ61, ZK60

AZ91 D et AZ31 B couvrent la plupart de la demande commerciale, mais trois autres qualités d'alliage de magnésium comblent les lacunes de performance que la série AZ ne peut atteindre principalement à température élevée, dans les opérations de forging et dans les contextes biomédicaux.

WE43 La qualité de terre rare haute performance

WE43 est un alliage de magnésium haute performance avec environ 41TP3 T yttrium (W), 3.31TP3 T mischmetal éléments de terre rare (E), et Zr pour le raffinement de grain Ce qui rend WE43 spécial est sa résistance au fluage : résistance à la traction supérieure à 180 MPa à 300 °C, beaucoup mieux que les alliages de la série AZ qui perdent l'intégrité structurelle au-dessus de 120 °C. Une revue dans Frontières dans les matériaux confirme que les éléments de terres rares fournissent un mélange de solution solide et de renforcement des précipitations à haute température.

Une autre application potentielle de WE43 est dans le domaine de la médecine Le module élastique de WE43 (~45 GPa) est beaucoup plus compatible avec l'os (15-25 GPa) que les implants en acier ou en titane donc il est probable qu'il y aurait moins de blindage contre les contraintes d'un papier dans PMC/Instituts nationaux de la santé plaques de fixation osseuse à base de WE43 rapportées avec suffisamment de résistance pour être utilisées sur les os du milieu du visage.

AZ61 Le cheval de trait en forge

AZ61 a 61TP3 T Al et 11TP3 T Zn, ce qui le met entre AZ31 B (plus faible mais plus formable) et AZ80 (plus fort mais moins ductile).C'est l'alliage de forgeage corroyé le plus couramment utilisé pour le magnésium et sert également de fil d'apport de soudage Si un atelier a besoin d'une qualité de magnésium corroyé plus forte mais ne peut justifier le coût des alliages de terres rares, AZ61 comble cette lacune.

ZK60 La qualité d'extrusion haute résistance

ZK60 est un alliage de magnésium-zinc-zirconium de haute résistance et de qualité extrusion (61TP3 T Zn, ~0.51TP3 T Zr).Il atteint une résistance à la traction de 321 à l'état extrudé, un allongement de 15 MPa à l'état extrudé, un allongement de 281TP3 selon la méthode de traitement 3 en fonction des propriétés mécaniques du ZK60’ mettant les alliages d'aluminium de milieu de gamme beaucoup plus proches des qualités typiques. Les ajouts de zirconium produisent une structure de grains extrêmement fine, conférant à l'alliage à la fois une résistance élevée et une formabilité à des températures de travail de 250400 °C.

AZ31B contre AZ91D Cast contre tête corroyée

Le choix le plus régulièrement fait dans la production de Mg est pour AZ31 B ou AZ91 D. Ce sont les deux principales familles « wrought » et « cast » (savoir laquelle domine (et sous-performe) peut éviter une inadéquation coûteuse des matériaux.

Un rapport d'erreur typique dans les projets : déclarer AZ91 D classe3 lors de la flexion ou du soudage après la coulée Avec un faible allongement 3-71TP3 T, AZ91 D se fissurera facilement même lorsque AZ31 B survivra facilement Les dépenses plus élevées en aluminium donnent à AZ91 D une plus forte capacité de lutte contre la corrosion et la coulée mais une tendance plus élevée à la fissuration à chaud, une résistance réduite aux chocs sous des charges dynamiques et une susceptibilité à la corrosion intergranulaire si les impuretés ne sont pas contrôlées La capacité d'écrouissage est également limitée dans l'AZ91 D coulé par rapport à l'AZ31 B corroyé.

Pendant ce temps, avoir spécifié AZ31 B pour un programme domestique à grand volume où la coulée sous pression réduirait le coût unitaire de 601TP3 T, serait une erreur très coûteuse AZ31 B est un alliage de magnésium corroyé (wrought magnesium alliage) il n'est pas moulé sous pression Tant que votre volume dépasse 5 000 composants, et la géométrie est adaptée pour couler AZ91 D triomphera presque toujours économiquement.

“Entre AZ31B et AZ91D, c'est vraiment un choix de fabrication Faites de votre esprit la diffusion ou la machine et la note se met en place.”

Équipe d'ingénierie Le-Creator

Comment choisir la bonne qualité d'alliage de magnésium pour votre projet

Le choix d'une qualité d'alliage de magnésium est un compromis de cinq paramètres : charge mécanique, température, environnement, processus et quantité Vous trouverez ci-dessous l'arbre de décision que nous utilisons dans le processus d'approvisionnement des travaux d'usinage nos capacités d'usinage en alliage de magnésium.

Lorsqu'un client nous apporte une pièce avec des exigences non identifiées, nous utilisons AZ31 B d'abord pour le prototypage et les tests car il chauffe et machine plus rapidement que les autres qualités Une fois la conception de production vérifiée et nécessite une coulée sous pression à des volumes élevés, nous utilisons l'outillage AZ91 D tout en étant sûrs que les études de géométrie et de tolérance avec AZ31 B ne nécessiteront aucune révision majeure.

Foire aux questions