Magnesium-Druckguss: Leichtbaulösungen für die moderne Fertigung

Magnesiumlegierungen sind Mischungen aus Magnesium und anderen Metallen wie Aluminium, Zink und Mangan. Diese Kombinationen bieten unterschiedliche Eigenschaften, die spezifischen Anforderungen gerecht werden. Magnesium ist eines der leichtesten Strukturmetalle und daher ideal zur Reduzierung des Produktgewichts geeignet.

Magnesiumlegierungen weisen eine gute Ermüdungs- und Kriechfestigkeit auf. Die spezielle Zusammensetzung dieser Legierungen wird so gewählt, dass bestimmte Eigenschaften verbessert werden, was sie vielseitig in Design und Fertigung macht.

Vorteile von Magnesiumlegierungen

Der größte Vorteil ist das hohe Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht. Dies bedeutet, dass sie robust und dennoch leicht sind, was ideal für Branchen ist, die Gewicht reduzieren müssen, ohne die Festigkeit zu beeinträchtigen.

Magnesiumlegierungen lassen sich außerdem problemlos im Druckgussverfahren verarbeiten. Dies ermöglicht die Herstellung komplexer Teile mit hoher Präzision. Ihre Fähigkeit, Vibrationen zu dämpfen, macht sie bei der Reduzierung von Lärm und Verschleiß mechanischer Teile nützlich. Darüber hinaus verfügen sie über hervorragende Wärmeableitungseigenschaften, die für elektronische Geräte und andere Anwendungen geeignet sind.

Verschiedene Magnesiumlegierungen und ihre Eigenschaften

Legierung	Dichte (g/cm³)	Zugfestigkeit (MPa)	Streckgrenze (MPa)	Dehnung (%)	Al-Inhalt (%)	Zn-Gehalt (%)	Andere Elemente
AZ91	1.81	200-260	140-170	1-6	8.3-9.7	0.35-1.0	0,15-0,50% Mn
AM60	1.80	190-250	120-150	4-14	5.5-6.5	0.1	0,35% Mn
AM50	1.77	180-230	110-130	5-15	4.5-5.5	0.1	0,35% Mn
AM20	1.75	150-220	80-100	8-18	1.6-2.6	0,2 (max.)	0,11 TP3T Mn (min)
AZ80	1.81	Nicht angegeben	Nicht angegeben	Nicht angegeben	7.8-9.2	0.2-0.8	0,15-0,5% Mn
WE54	1.74	Nicht angegeben	Nicht angegeben	Nicht angegeben	–	–	Y, RE, Zr
WE43	1.74	Nicht angegeben	Nicht angegeben	Nicht angegeben	–	–	Y, RE, Zr

Schmelzpunkt verschiedener Magnesiumlegierungen

Magnesiumlegierung	Schmelzpunktbereich (°C)	Schmelzpunktbereich (°F)
Reines Magnesium	650	1202
AZ91D	470 – 595	875 – 1105
AM60B	540 – 615	1005 – 1140
AM50A	540 – 620	1005 – 1150
AM20	545 – 630	1015 – 1165
AE42	590 – 620	1095 – 1150
WE54	540 – 640	1005 – 1185
WE43	540 – 640	1005 – 1185
Elektron 21	550 – 640	1022 – 1184
ZK60A	530 – 635	985 – 1175

Was sind die Unterschiede zwischen den häufig verwendeten AZ91 und AM60B?

AZ91 hat im Vergleich zu AM60B einen höheren Aluminiumanteil, wodurch AZ91 eine höhere Festigkeit, aber eine geringere Duktilität aufweist. Gleichzeitig enthält AZ91 mehr Zink, was die Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit verbessert.

In der realen Anwendung bietet AM60B eine bessere Duktilität und Energieabsorption und ist daher für sicherheitskritische Komponenten geeignet, während AZ91 eine höhere Festigkeit und bessere Korrosionsbeständigkeit bietet und sich daher ideal für Strukturkomponenten und Gehäuse eignet.

Welche Eigenschaften hat Magnesium-Druckguss?

Mechanische Eigenschaften

Druckgegossene Magnesiumlegierungen wie AZ91D sind für ihre bemerkenswerten mechanischen Eigenschaften bekannt. Diese Legierungen bieten nicht nur eine hohe Festigkeit, sondern behalten auch ein leichtes Profil. Robustheit und Toleranz sind weitere Aspekte, die Sie zu schätzen wissen werden und die diese Legierungen für anspruchsvolle Anwendungen geeignet machen.

Die Mikrostruktur des Metalls ist fein und trägt zu einer verbesserten Haltbarkeit bei. Magnesiumlegierungen bieten oft eine gute Kombination aus Zug- und Streckgrenze, was bedeutet, dass sie Belastungen gut standhalten können, ohne zu versagen. Diese Eigenschaft macht sie ideal für strukturelle Anwendungen.

Korrosionsbeständigkeit und Oberflächenbeschaffenheit

Magnesiumdruckgussteile sind für ihre gute Korrosionsbeständigkeit bekannt. Dies ist in Umgebungen, in denen Feuchtigkeit ein Problem darstellen könnte, von entscheidender Bedeutung. Darüber hinaus ist die Oberflächenbeschaffenheit ein weiterer Bereich, in dem diese Legierungen glänzen. Die glatte Oberfläche erleichtert das Lackieren oder Beschichten und bietet Ihnen Flexibilität bei den Endbearbeitungsoptionen.

Fortschrittliche Behandlungen können die Korrosionsbeständigkeit und Langlebigkeit weiter verbessern. Diese Eigenschaften machen Magnesiumlegierungen ideal für den Außenbereich oder industrielle Umgebungen, in denen Oberflächen rauen Bedingungen ausgesetzt sind. Diese Legierungen bieten sowohl Funktion als auch Ästhetik und sind äußerst vielseitig.

Wie läuft der Prozess des Magnesium-Druckgusses ab?

Magnesium-Druckguss umfasst präzise Methoden, mit denen Metall zu starken, langlebigen Teilen geformt wird. Zwei wichtige Prozesse sind Warmkammer-Druckguss Und Druckguss. Jede Methode hat je nach Anwendung ihre eigenen Stärken und Einsatzmöglichkeiten.

Warmkammer-Druckguss

Die Maschinen und der Formenaufbau des Warmkammer-Druckgusses machen ihn zu einer großartigen Wahl für Magnesiumlegierungen. Der Prozess umfasst eine Kammer oder einen „Schwanenhals“, der in das geschmolzene Metall eingetaucht ist. Ein Einspritzmechanismus presst diese geschmolzene Legierung in die Formhöhle. Dieser Aufbau ermöglicht schnelle Zykluszeiten, wodurch er effizient und für die Produktion kleiner Druckgussteile geeignet ist.

Sie wird in Branchen eingesetzt, die langlebige, leichte Komponenten erfordern, wie etwa Unterhaltungselektronik oder kleine Motorgehäuse. Diese Methode profitiert von ihrer einfachen Handhabung, allerdings kann die Exposition der Schmelzkammer zu Metallverunreinigungen führen.

Druckguss

Druckguss wird häufig für Strukturanwendungen verwendet, insbesondere wenn Komponenten genaue Details erfordern. Dabei wird geschmolzenes Magnesium unter hohem Druck in robuste Stahlformen, sogenannte Matrizen, eingespritzt.

Diese Technik ermöglicht die Herstellung von Teilen mit dünnen Wänden und glatten Oberflächen, ideal für Branchen wie die Automobil- und Luftfahrtindustrie. Der eingesetzte hohe Druck sorgt dafür, dass das Metall die gesamte Form schnell ausfüllt und komplizierte Designs ermöglicht. Obwohl diese Technik effektiv ist, sind die erforderlichen Geräte- oder Maschinenkosten und das erforderliche technische Fachwissen im Vergleich zu anderen Methoden höher.

Vor- und Nachteile des Magnesium-Druckgusses

Vorteile:

• 1. Extrem leicht – Magnesium ist 751 TP3T leichter als Stahl und 331 TP3T leichter als Aluminium.
• 2. Hervorragendes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht.
• 3. Schnelle Produktionszykluszeiten durch schnelle Erstarrung.
• 4. Fähigkeit, dünne Wände und feine Details zu gießen.
• 5. Gute Maßstabilität und Genauigkeit.
• 6. Hervorragende Bearbeitbarkeit.
• 7. Gute thermische und elektrische Leitfähigkeit.
• 8. Hervorragende vibrations- und geräuschdämpfende Eigenschaften.
• 9. Gute EMI/RFI-Abschirmung.
• 10. Vollständig recycelbares Material.
• 11. Längere Lebensdauer der Form im Vergleich zum Aluminiumdruckguss.

Nachteile:

• 1. Höhere Rohstoffkosten im Vergleich zu Aluminium oder Zink.
• 2. Geringere Stabilität/Steifigkeit im Vergleich zu Aluminiumteilen.
• 3. Erfordert mehr Nachbearbeitung.
• 4. Höhere Gesamtproduktionskosten im Vergleich zu Aluminium- oder Zinkdruckguss.
• 5. Anfälliger für Korrosion als einige andere Metalle, Schutzmaßnahmen sind erforderlich.
• 6. Für optimale Ergebnisse sind Fachkenntnisse und Ausrüstung erforderlich.
• 7. Höhere anfängliche Werkzeugkosten für komplexe Matrizen.

Was sind die Anwendungen von Magnesium-Druckguss

Automobil- und Luftfahrtindustrie

In diesen Branchen sind leichte Werkstoffe für Effizienz und Leistung von entscheidender Bedeutung. Druckguss Magnesiumteile werden bevorzugt, weil sie weniger wiegen als Aluminium und Stahl. Das bedeutet, dass Fahrzeuge weiter fahren und weniger Kraftstoff verbrauchen können. Es wird in Teilen wie Motorblöcken und Getrieben verwendet, um das Gesamtgewicht des Fahrzeugs zu reduzieren.

Auch in der Luft- und Raumfahrt spielt Magnesiumdruckguss eine Rolle. Flugzeuge verwenden es für Komponenten wie Sitzrahmen und Strukturteile. Dabei profitiert man von der Leichtigkeit des Metalls, ohne Abstriche bei der Haltbarkeit zu machen. Dies ist für die Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs von entscheidender Bedeutung.

Unterhaltungselektronik

Bei Unterhaltungselektronik sind Magnesiumlegierungen eine robuste und leichte Option. Laptops und Smartphones haben oft Gehäuse aus Magnesiumdruckguss. Dadurch bleiben die Geräte langlebig und tragbar.

Diese Legierungen bieten auch überlegene RFI-Abschirmung, schützt empfindliche Elektronik vor Störungen und verbessert gleichzeitig die Leistung. Die Kombination aus Festigkeit und Gewicht von Magnesium macht es zur ersten Wahl für Elektronikhersteller, die sich auf hochwertige, leichte Produkte konzentrieren. Dies ermöglicht schlanke Designs, die sowohl robust als auch stilvoll sind.

Häufig gestellte Fragen

Welche Vorteile bietet die Verwendung von Magnesium im Druckguss gegenüber anderen Metallen?

Magnesium ist eines der leichtesten verfügbaren Konstruktionsmetalle. Es bietet ein hervorragendes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht, weshalb es in Branchen wie der Automobil- und Luftfahrtindustrie bevorzugt wird. Darüber hinaus bietet Magnesium eine gute Korrosionsbeständigkeit und eine effiziente Wärmeableitung.

Worin unterscheidet sich das Magnesiumgussverfahren von anderen Metallgussverfahren?

Im Gegensatz zu Aluminium oder Zink kann Magnesium sowohl im Warmkammer- als auch im Kaltkammerverfahren gegossen werden. Die Wahl hängt von den Produktionsanforderungen wie Geschwindigkeit und Komplexität ab. Hochdruckeinspritzung und schnelles Abkühlen sind wichtige Schritte, die Genauigkeit und Präzision gewährleisten.

Welche Sicherheitsvorkehrungen sind beim Magnesiumgießen erforderlich?

Magnesium ist entflammbar, daher sind entsprechende Sicherheitsmaßnahmen unerlässlich. Sorgen Sie für einen gut belüfteten Arbeitsplatz und Brandschutzausrüstung. Schutzausrüstung wie Handschuhe und Schutzbrille sind unerlässlich. Es ist auch wichtig, die Temperatur sorgfältig zu kontrollieren, um eine Entzündung zu vermeiden.

Wie schneiden Magnesium- und Aluminium-Druckgussverfahren im Vergleich ab?

Obwohl beide Metalle über ausgezeichnete Gusseigenschaften verfügen, wird Magnesium im Allgemeinen für Anwendungen bevorzugt, bei denen es auf Gewichtsreduzierung ankommt. Aluminium hingegen kann aufgrund seiner etwas besseren thermischen Eigenschaften und für Komponenten gewählt werden, die eine hohe Festigkeit bei erhöhten Temperaturen erfordern.