Graus de liga de magnésio: AZ31 B, AZ91 D Propriedades & Seleção

Graus de liga de magnésio explicados: propriedades, composição e como escolher o certo

Cada quilograma que você remove de um componente estrutural também funciona para modificar a economia da capacidade de carga útil de combustível, e tempo de ciclo Que uma única vantagem econômica é suficiente para explicar por que os engenheiros repetidamente fixaram em magnésio o metal estrutural mais leve em uso comercial, com uma baixa densidade de apenas 1,74 g/cm³ Mas “magnesium” não é um único material É uma família de usinagem CNC magnésio ligas, cada uma adaptada para um equilíbrio específico de propriedades mecânicas, ductilidade, corrosão e tecnologia de fabricação.

Este compêndio apresenta uma visão geral dos principais graus de magnésioAZ911 B, AZ31 B, AZ61 e ZK6 da liga WE43, AZ61 e ZK6 com dados de propriedades mecânicas validados, composições de liga e um diagrama de tomada de decisão Se você estiver enviando caixas fundidas ou suportes estruturais usinados, esses dados o ajudarão a eliminar graus inadequados antes de solicitar um orçamento.

Por que as ligas de magnésio são importantes para engenharia leve

O magnésio é agora o metal estrutural de menor densidade no serviço comercial É 331TP3 T menos denso que o alumínio, 611TP3 T menos denso que o titânio e um impressionante 781TP3 T menos denso que o aço Essa densidade de heróis confere economia off-the-line no consumo de combustível, ganhos mais do que proporcionais na taxa de carga útil e inércia mais leve para qualquer peça em movimento e, assim, torna os projetistas aeroespaciais e automotivos ansiosos para implementar ligas de magnésio para economia de peso.

A relação resistência-peso das ligas de magnésio é altamente competitiva com muitas ligas de alumínio e um par de aços ligados O Entrada da Wikipédia com força específica observa que as ligas endurecidas por precipitação rivalizam com as resistências específicas alcançadas pelo melhor endurecimento do alumínio, todas as ligas de magnésio, uma característica desejável em peças de suporte de carga.

Os engenheiros aeroespaciais Boeing e Airbus incorporaram aplicações de liga de magnésio em seus respectivos programas de aeronaves comerciais. O Associação Internacional de Magnésio (IMA) tem registrado de forma confiável de liga de magnésio em fuselagens, gabinetes de satélite, e caixas de engrenagens de helicóptero, carros GT, e os corpos de bicicletas GM tem usado magnésio die castings em quadros de assento, painéis de instrumentos e blocos de cilindros Ford usa braços de volante de magnésio e peças de assento traseiro Cerca de 70080% de todas as peças fundidas de matriz de magnésio utilizados em todo o setor automotivo são fundições de matriz de câmara quente.

Como os graus de liga de magnésio são classificados (sistema de nomenclatura ASTM)

Todas as classes de ligas de magnésio disponíveis comercialmente aderem ao sistema de designação estabelecido em ASTM B951 (inicialmente ASTM B275).Cada código consiste em duas letras denotando os elementos primários da liga, dois numerais mostrando as percentagens aproximadas de peso destes elementos, e depois uma letra designando a mistura específica da liga.

Por exemplo, tome AZ91D-T6. “A”=alumínio, “Z”=zinco, “9”=9% alumínio, “1”=% zinco, “D”=quarta variação registrada desta composição e “T6″=solução tratada mais envelhecida artificialmente.

códigos de letras ASTM para elementos de liga

Em nossa oficina CNC nós usinamos peças fundidas (por exemplo, AZ91 D) e ligas de magnésio forjadas (por exemplo, AZ31 B) em uma base regular Esses nomes dizem ao maquinista CNC o que esperar antes do primeiro corte: um nível de alumínio mais alto (letra “A” no código) indica melhor capacidade de fundição e menor ductilidade, enquanto uma liga contendo zircônio (códigos da série K) indica uma estrutura de grãos mais fina e melhor resposta de forjamento.

Designações comuns de temperamento

As ligas de magnésio podem ser divididas amplamente em dois grupos: ligas fundidas, como AZ91, AM60 e AE42, que são os produtos finais da fundição sob pressão, fundição em areia e fundição permanente em molde, e ligas forjadas, como AZ31, AZ61, AZ80 e ZK60, que são os produtos finais da extrusão, laminação e forjamento; ambos os grupos seguem o mesmo sistema de nomenclatura de ligas com números de letras. O magnésio puro é muito macio para uso estrutural, portanto esses elementos de liga são adicionados para alcançar propriedades úteis das ligas de magnésio em serviço.

AZ91D A liga de magnésio fundido mais amplamente utilizada

AZ91 D a liga de fundição sob pressão predominam na família do magnésio, é a liga dominante para fundição sob pressão de alta pressão em todo o mundo Adições de cálcio de 0,002 é.0051TP3 T e limites estritos em cada um dos graus de liga de Fe (0,0051TP3 T), Ni, e Cu os graus de alta pureza distingue-o de AZ91 A/B/C que têm falhas de corrosão galvânica graves.

Composição Química

Propriedades Mecânicas (Die-Cast, F Temper)

Na Le-creator, usinamos motor AZ91 D, caixa de câmbio, painel de instrumentos e gabinetes eletrônicos para nossos clientes eletrônicos; as propriedades de fundição desta liga a tornam um dos materiais de produção mais confiáveis disponíveis. Seções de parede mais finas (até 1,5 mm) preenchem consistentemente bem e após a solidificação, a estabilidade dimensional é alta com limites de empenamento, etc. Um alto teor de alumínio proporciona ao AZ91 D uma resistência à corrosão ligeiramente melhor do que suas ligas fundidas de alumínio inferiores, pois o alumínio ajuda a formar uma superfície protetora de óxido menos permeável mais forte.

AZ91 D é usado em colunas de direção de carro, caixas de caixa de câmbio, vigas do painel de instrumentos e gabinetes eletrônicos. como pode ser visto a partir do Artigo da Wikipédia sobre ligas de magnésio AZ91 pareceria ser a mais popular (globalmente) das ligas de magnésio fundidas sob pressão usadas em todas as indústrias em todo o mundo.

AZ31B A liga de magnésio forjada Go-To

AZ31 B é de longe a liga de magnésio forjado mais popular usado para folha, placa, extrusões e magnésio usinado peças. Muito parecido com AZ91 D no mundo da fundição, onde domina, AZ31 B é a liga que a maioria dos engenheiros se volta para quando uma peça precisa enrolada, dobrada, soldada ou CNC usinada a partir de estoque de barra e placa.

Composição Química

Propriedades Mecânicas (F Temper)

O grau que recomendaremos mais frequentemente para componentes estruturais usinados em CNC no criador é AZ31B. AZ31 demonstra a melhor usinabilidade de qualquer liga de magnésio funcional Le produz um chip brilhante e gerenciável em altas velocidades de corte (o máximo recomendado para velocidade de giro é 65-115 m/min) sob forças de corte reduzidas e a alta ductilidade (151TP3 T) é necessária para permitir que o metal suporte tensões de fixação sem rachar Usando dados encontrados no Ficha técnica AZ31B do AZoM da liga de magnésio forjado AZ31 B, sua resistência à tração de 260 MPa e resistência ao escoamento de 200 MPa são individualmente muito maiores do que o AZ91 D fundido usado no estado como fabricado.

A soldabilidade é outra vantagem de resistência e ductilidade do AZ31 B. AZ31 B é uma das ligas de magnésio mais fáceis de soldar pelo AC TIG, e FSW da folha AZ31 B resulta em juntas com resistência à tração de até 176 MPa para condições ideais AZ31 B está disponível comercialmente como folha e placa (sob ASTM B90) e barras, hastes e tubos extrudados (sob ASTM B107).

Outros graus notáveis de liga de magnésio: WE43, AZ61, ZK60

AZ91 D e AZ31 B cobrem a maior parte da demanda comercial, mas três outros graus de liga de magnésio preenchem lacunas de desempenho que a série AZ não pode atingir principalmente em temperaturas elevadas, em operações de forjamento e em ambientes biomédicos.

WE43 O grau terrestre de alto desempenho Rare

WE43 é uma liga de magnésio de alto desempenho com cerca de 41TP3 T ítrio (W), 3.31TP3 T mischmetal elementos de terras raras (E), e Zr para refinamento de grãos O que torna o WE43 especial é a sua resistência à fluência: resistência à tração sobre 180 MPa a 300 °C, muito melhor do que as ligas da série AZ que perdem integridade estrutural acima de 120 °C. Uma revisão em Fronteiras em Materiais confirma que os elementos de terras raras fornecem uma mistura de solução sólida e fortalecimento por precipitação em alta temperatura.

Outra aplicação potencial do WE43 é no campo da medicina O módulo de elasticidade do WE43 (~45 GPa) é muito mais compatível com o osso (15-25 GPa) do que implantes de aço ou titânio por isso é provável que houvesse menos proteção contra tensão de um papel em PMC/Institutos Nacionais de Saúde placas de fixação óssea baseadas em WE43 relatadas com resistência suficiente para uso em ossos da face média.

AZ61 O cavalo de batalha de forjamento

AZ61 tem 61TP3 T Al e 11TP3 T Zn, o que o coloca entre AZ31 B (mais fraco, mas mais formável) e AZ80 (mais forte, mas menos dúctil) É a liga de forjamento forjado mais comumente usado para magnésio e também serve como fio de enchimento de soldagem Se uma loja precisa de um grau de magnésio forjado mais forte, mas não pode justificar o custo de ligas de terras raras, AZ61 preenche essa lacuna.

ZK60 O grau de extrusão de alta resistência

ZK60 é uma liga de magnésio-zinco-zircônio de grau de forjamento e extrusão de alta resistência (61TP3 T Zn, ~0,51TP3 T Zr).Alcança uma resistência à tração de 321 MPa no estado extrudado, alongamento de 151TP3 dependendo do método de processamento colocando propriedades mecânicas ZK60’s muito mais perto de ligas de médio alcance do que de graus típicos de magnésio As adições de zircônio produzem uma estrutura de grãos extremamente fina, emprestando à liga tanto alta resistência quanto conformabilidade em temperaturas de trabalho de 250400 °C.

AZ311D vs AZ (em inglês) vs Cabeça Forjada

A produção de Mg mais regularmente feita é para AZ31B ou AZ91D. Estas são as duas principais famílias em termos de produção e lançamento, sabendo qual delas domina (e tem desempenho inferior) pode salvar incompatibilidades de materiais caros.

Um relatório de erro típico em projetos: declarar AZ91 D classe3 ao dobrar ou soldar após a fundição Com um alongamento pobre 3-71TP3 T, AZ91 D irá rachar facilmente, mesmo quando AZ31 B vai sobreviver facilmente A despesa mais elevada de alumínio dar AZ91 D uma corrosão de combate mais forte e capacidade de fundição, mas uma maior tendência de rachadura a quente, resistência ao impacto reduzida sob cargas dinâmicas, e susceptibilidade à corrosão intergranular se impurezas não são controladas A capacidade de endurecimento do trabalho também é limitada em AZ91 D fundido em comparação com AZ31 B forjado.

Enquanto isso, ter especificado AZ3 B para um programa doméstico de alto volume onde fundição sob pressão reduziria o custo unitário por 60%, seria um erro muito caro AZ31B é uma liga de magnésio forjado (forjado) não é fundido Enquanto o seu volume exceder 5.000 componentes, ea geometria é adequada para fundição AZ91 D quase sempre triunfará economicamente.

“Entre AZ31 B e AZ91 D, é realmente uma escolha de fabricação Faça sua mente upcast ou máquina incendear a nota se encaixa.”

Equipe de Engenharia Le-Criador

Como escolher o grau certo de liga de magnésio para o seu projeto

Escolher um grau de liga de magnésio é uma compensação de cinco parâmetros: carga mecânica, temperatura, ambiente, processo e quantidade. Abaixo está a árvore de decisão que usamos no processo de fornecimento de trabalhos de usinagem para nossas capacidades de usinagem de liga de magnésio.

Quando um cliente nos traz uma peça com requisitos não identificados, usamos o AZ31 B primeiro para prototipagem e teste, pois aquece e máquinas mais rápido do que outras classes Uma vez que o projeto de produção é verificado e requer fundição sob pressão em volumes altos, usamos ferramentas AZ91 D, enquanto confiamos que os estudos de geometria e tolerância com o AZ31 B não exigirão nenhuma revisão importante.

Perguntas frequentes