2021-09-17|閱讀時間 ‧ 約 3 分鐘

鎂合金成形特性與作業時的注意事項-劃時代的材料,一不注意會讓你小命不保

大約15年前,鎂合金非常狂熱的年代,質輕、減震、抗電磁波,什麼有的沒的優點都不斷被發揚光大,剛好碰上台灣3C電子蓬勃發展,傳統的鋁合金機殼無法滿足有錢人的存在感,因此把腦筋動到了比重僅有1.74g/cm3的鎂合金,在宏達電1,300與尚未分紅費用化的年代,這是一個非常擺顯的產品,而台灣第一款限量版AZ31B鎂合金鍛造機殼就是用在AUSU於2005年所發表的翻蓋按鍵手機上(有幸參與但不是我開發的),在這之前台灣鎂合金產品以鑄造為主,但是因為氣孔與流痕,陽極後多有色差,所以僅能補土後再烤漆,而鍛造是以壓延板為主,雖然肋與螺孔柱成形不易,但表面品質均一,便於各色陽極處理,很受市場歡迎。
鎂合金為HCP六方最密堆積晶格,200℃以上較具塑性,其成形溫度區間非常小約在380~420℃之間,熱傳係數約50~70W/mK,散熱速度非常快,因此實務上會將鎂合金鍛件表面披覆潤滑劑(可為水性石墨或是玻璃潤滑劑)來減少溫度散失與表面氧化現象,並於設定溫度約450℃的電爐加熱(厚度或直徑每25mm持溫30分鐘)後取出後進行鍛造。
高溫下鎂合金的表面摩擦力大、流動性差、沾黏性強,充填較深的垂直孔或盲孔較為困難,通常會以局部預形堆料後再鍛壓,另外鎂合金對應變速率非常敏感,直白一點就是複雜的鍛件必須多次回爐再鍛造成形,避免過大的變形量與溫降造成材料破裂,而模具也須同步保持預溫在250~300℃之間,加熱模式通常不會用火槍烤模具,而是在模具內插入電熱棒來加熱並監控溫度變化;鍛造後的毛邊或逃料會利用鍛後的餘熱進行衝切,但不能小於220℃,否則會容易產生切邊裂紋。
通常鎂合金鍛件於鍛造後直接空冷即可,後續視不同牌號透過析出強化(T5,我沒試過T6)來增加鎂合金的強度,而一般鋁在鎂合金基地的溶解度約5.5%(依牌號而定),若鋁含量低於5.5%就沒有明顯強化效果(因為沒有多餘的鋁來析出在晶界上),如AZ31B。
給各位朋友一個良心建議,鎂合金在裁切或機械加工的時候一定要避免火星,旁邊可以的話放一桶沙(現在好像有鎂合金用的滅火器),能打開的窗戶和門一定要開到最大,有抽風機轉到最強,因為鎂合金在呈現斷屑的時候很容易燃燒,而且是閃燃;早年我在現場用自動裁切機切鎂錠要做鍛造胚,旁邊集塵袋有一堆小屑屑,現場西工師傅不知道是否逃喀企貢丟,在旁邊趴電龜(當下我不知道),一個火星下去,轟! 瞬間燒光,連滅火都來不及,還好屑屑不是很多(有先用太空包清走一批)。
還能在這打文章和大家分享真是萬幸
十幾年來鎂合金加工廠不知道燒了幾家
鎂合金的材料特性介紹
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鑒於多數產品開發屬於連續製程,常需串連各類成形工法達成客戶要求,當前成形技術研究大都著重單點項目,以鍛造、沖壓、加工為主;因此將整合各項固態金屬成形技術與資源(涵蓋鍛造、擠型、軋延、抽製、旋壓/鍛、沖壓、液壓鼓脹、CAE),協助在職者或有興趣的朋友一同深入討論。
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