Zastosowania stopów magnezu

Wprowadzenie do zastosowań stopów magnezu

Rozwój stopów magnezu tradycyjnie był napędzany przez wymagania przemysłu lotniczego dotyczące lekkich materiałów do pracy w coraz bardziej wymagających warunkach.Stopy magnezu zawsze były atrakcyjne dla projektantów ze względu na ich niską gęstość, tylko dwie trzecie gęstości aluminium.Był to główny czynnik w powszechnym stosowaniu odlewów ze stopów magnezu i wyrobów przerabianych plastycznie.

Kolejnym wymaganiem w ostatnich latach była doskonała odporność na korozję i zademonstrowano radykalną poprawę nowych stopów magnezu.Ulepszenia właściwości mechanicznych i odporności na korozję doprowadziły do ​​większego zainteresowania stopami magnezu do zastosowań lotniczych i specjalistycznych, a stopy są obecnie określane w programach takich jak śmigłowiec McDonnell Douglas MD 500.

Stopy magnezu w przemyśle lotniczym

Przez wiele lat stop RZ5 był preferowanym materiałem na obudowy przekładni śmigłowców ze względu na połączenie niskiej gęstości i dobrych właściwości mechanicznych.Ostatnio jednak wymóg dłuższych odstępów między remontami, a tym samym ulepszonych właściwości korozyjnych, skłonił producentów do ponownego rozważenia wyboru materiałów.

W przeszłości RZ5 był powszechnie używany do obudów skrzyni biegów, ale wiele nowych programów będzie wykorzystywać WE43, w tym odlewy skrzyni biegów głównego wirnika.Do tego zastosowania zostałaby zastosowana aluminiowa przekładnia, gdyby nie wyjątkowa odporność na korozję WE43.Śmigłowce Eurocopter EC 120 i NH90 latały również z obudowami przekładni WE43, a WE43 jest przeznaczony dla Sikorsky S92.Dalsze wnioski o WE43 będą realizowane w przyszłości zarówno w nowych programach, jak i w celu zastąpienia RZ5 w starszych śmigłowcach.

Stopy RZ5, ZRE1, MSR i EQ21 są szeroko stosowane w obudowach silników lotniczych i skrzyń biegów.Będzie to trwało nadal, chociaż prawdopodobne jest, że WE43 będzie coraz częściej stosowany ze względu na właściwości korozyjne i wysokotemperaturowe.Można wykonać bardzo duże odlewy magnezowe, takie jak obudowy pośrednich sprężarek do silników turbinowych.Należą do nich obudowa Rolls Royce Tay w MSR, która waży 130 kg oraz obudowa BMW Rolls Royce BR710 w wersji RZ5.Inne zastosowania w przemyśle lotniczym obejmują pomocnicze skrzynie biegów (F16, Eurofighter 2000, Tornado) w wersji MSR lub RZ5, obudowy generatorów (A320 Airbus, Tornado i Concorde w wersji MSR lub EQ21) oraz zadaszenia, zazwyczaj w wersji RZ5.

Odkuwki ze stopu magnezu są również wykorzystywane w zastosowaniach lotniczych, w tym w krytycznych częściach skrzyni biegów do śmigłowców Westland Sea King i kół samolotów, oba w ZW3.Części z kutego magnezu są również wykorzystywane w silnikach lotniczych.W przyszłości odkuwki magnezowe będą najprawdopodobniej wykorzystywane w zastosowaniach o wyższej temperaturze.

Dlaczego do produkcji części samochodowych stosuje się magnez?

Trwała redukcja masy pojazdu jest jednym z głównych dostępnych środków poprawy efektywności paliwowej samochodów.Stale o wysokiej wytrzymałości, aluminium (Al) i polimery są już stosowane w celu znacznego zmniejszenia masy, jednak dalsze znaczne zmniejszenie masy można osiągnąć dzięki częstszemu stosowaniu magnezu (Mg) i jego stopów.Stopy magnezu są obecnie stosowane w stosunkowo niewielkich ilościach do części samochodowych, głównie ograniczonych do odlewów ciśnieniowych, np. obudów, jak opisano bardziej szczegółowo poniżej.

W przypadku konwencjonalnych pojazdów osobowych prawie 90% ich całkowitego zużycia energii w okresie użytkowania od momentu produkcji do czasu nieużywania lub zeskrobywania jest zużywane przez przewożenie własnej masy i osób w pobliżu.W związku z tym zmniejszenie masy jest jednym z największych kluczowych wyzwań dla zwiększenia efektywności paliwowej samochodów.

Stopy magnezu w inżynierii samochodowej i wyścigach samochodowych

Zastosowanie stopów magnezu w produkcji samochodów jest obiecujące, a większość stosowanych obecnie wysiłków badawczych skupia się na ich zastosowaniu w zastosowaniach samochodowych, które przenoszą stosunkowo niewielkie obciążenia mechaniczne.

Pomimo widocznej redukcji kosztów, odlewy magnezowe są obecnie stosowane w wielu nadwoziach, podwoziach i układach napędowych samochodów.Mówiąc dokładniej, metal jest głównie używany w odlewach ciśnieniowych, w tym w skrzyniach rozdzielczych napędu na cztery koła, skrzyniach biegów, kołyskach silników, elementach kierownicy, siedzeniach i tablicach przyrządów.Chociaż magnez jest obfity i stanowi około jednej czwartej wagi stali i dwie trzecie wagi aluminium, może powodować problemy w przetwarzaniu.

W wyścigach samochodowych, RZ5 jest zwykle używany do obudów skrzyń biegów, chociaż stopy MSR/EQ21 są również coraz częściej stosowane ze względu na ich doskonałe właściwości w temperaturze otoczenia lub z powodu podwyższonych temperatur roboczych.Wykazano, że felgi RZ5 mają znacznie lepsze osiągi niż felgi aluminiowe Mg-Al-Zn w trudnych warunkach wyścigowych.Ze względu na wysoką temperaturę pracy silników wyścigowych, odlewy WE54 zostały wykorzystane do różnych części silnika Formuły 1 i są wykorzystywane do elementów silnika w limitowanej edycji samochodu drogowego.Kute tłoki WE54 oferują ogromny potencjał dla wyścigów samochodowych, a inne zastosowania będą istniały dla innych wyrobów kutych.

Stopy magnezu są również wykorzystywane w wielu innych zastosowaniach inżynierskich, gdzie niewielka waga jest istotną zaletą.Stopy magnezowo-cyrkonowe są zwykle używane w zastosowaniach o stosunkowo niewielkich ilościach, gdzie są przetwarzane przez odlewanie w piasku lub metodą traconego wosku, albo produkty przerabiane plastycznie przez wytłaczanie lub kucie.Stopy niezawierające cyrkonu, głównie AZ91, ale także inne stopy, są używane w motoryzacji i różnych innych zastosowaniach masowych.