I. Grados comunes de aleación de magnesio para el procesamiento por deformación plástica

Según sus principales elementos de aleación, las aleaciones de magnesio se pueden clasificar en los siguientes sistemas:

• Serie Mg–Al (Mg–Al–Zn)

• Serie Mg–Zn

• Serie Mg–Mn

• Serie Mg–Tierras Raras (Mg–RE)

• Serie Mg–Li

  Los grados comunes de aleación de magnesio utilizados para la deformación plástica incluyen:

  AZ31B, AZ40, AZ61, AZ63B, AZ80, M1C, ME20M, ZK60, ZK61, WE43, WE54, VW84M y LA103.
  Rol de los principales elementos de aleación
  Aluminio (Al)

  El aluminio es uno de los elementos de aleación más utilizados en las aleaciones de magnesio. Su solubilidad sólida máxima en magnesio es de aproximadamente el 12,7%, formando la fase intermetálica Mg17Al12. El aluminio mejora significativamente la resistencia mecánica, la resistencia a la corrosión, la capacidad de fundición, la fluidez, la ductilidad y la tenacidad. Sin embargo, un contenido excesivo de aluminio aumenta la susceptibilidad a la corrosión bajo tensión y la fragilidad.
   

  Zinc (Zn)
   

  El zinc tiene una solubilidad sólida máxima del 6,2% en magnesio. Mejora la resistencia mecánica, la resistencia a la corrosión y la fluidez, y proporciona efectos de endurecimiento por solución sólida y endurecimiento por precipitación. Sin embargo, los contenidos de Zn superiores al 1% pueden provocar fragilidad en caliente a temperaturas elevadas. El zinc también se combina comúnmente con circonio o elementos de tierras raras para formar aleaciones de magnesio endurecidas por precipitación de alta resistencia.

  Manganeso (Mn)
  El manganeso mejora principalmente la resistencia a la corrosión de las aleaciones de magnesio. Las aleaciones Mg–Mn exhiben un excelente rendimiento a la corrosión. El Mn también elimina el hierro y otras impurezas de metales pesados, evitando la formación de compuestos intermetálicos dañinos y mejorando significativamente la resistencia a la corrosión en agua de mar de las aleaciones Mg–Al y Mg–Al–Zn.
  Estaño (Sn) y Plata (Ag)
  La adición de estaño mejora la ductilidad y reduce la tendencia al agrietamiento en caliente durante el procesamiento térmico. La plata tiene una solubilidad máxima del 15,5% en magnesio y proporciona un endurecimiento por solución sólida al tiempo que mejora la respuesta al envejecimiento, mejorando así la resistencia a altas temperaturas y la resistencia a la fluencia.
  Zirconio (Zr)
  El circonio es un potente refinador de grano en las aleaciones de magnesio, lo que mejora la calidad de la fundición y mejora la conformabilidad durante la deformación plástica.
  Hierro (Fe), Cobre (Cu) y Níquel (Ni)
  El hierro es un elemento de impureza crítico que degrada significativamente la resistencia a la corrosión, incluso a niveles traza. Los contenidos de cobre superiores al 0,05% y pequeñas cantidades de níquel también reducen severamente la resistencia a la corrosión, aunque pueden mejorar la resistencia a altas temperaturas. Para aplicaciones sensibles a la corrosión

  las aplicaciones, el contenido de níquel debe controlarse por debajo del 0,005%. 3/9

  Litio (Li)

  El litio tiene una alta solubilidad en magnesio y proporciona un endurecimiento por solución sólida al tiempo que reduce significativamente la densidad de la aleación. Mejora la ductilidad pero reduce la resistencia y la resistencia a la corrosión.
  Calcio (Ca)

  El calcio tiene una solubilidad limitada en magnesio y forma la fase Mg2Ca. Pequeñas adiciones reducen la oxidación durante la fusión y el tratamiento térmico, refinan la estructura del grano, mejoran la resistencia a la fluencia y aumentan la temperatura de ignición.
  Elementos de tierras raras (RE)

  Los elementos de tierras raras se difunden lentamente en el magnesio y forman fases finas y estables dispersas. Las aleaciones Mg–RE exhiben fuertes efectos de endurecimiento por solución sólida y precipitación, lo que resulta en una mayor resistencia a temperatura ambiente, resistencia a altas temperaturas y resistencia a la fluencia.
  
   

  I. Procesamiento por extrusión de aleaciones de magnesio

  La extrusión es un proceso de conformado por presión en el que un tocho calentado se fuerza a través de una matriz para obtener la forma de sección transversal deseada. Según la configuración de la máquina, las prensas de extrusión se pueden clasificar como horizontales o verticales.
  
  

   

  Prensas de extrusión horizontales

  En las prensas de extrusión horizontales, la dirección principal del movimiento es paralela al suelo. Los componentes clave incluyen el contenedor, la matriz y el pistón. Después de cargar el tocho, se aplica presión a través del pistón, forzando la aleación de magnesio a través de la matriz para formar el perfil requerido.

  Prensas de extrusión verticales
  
  

   

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  Las prensas de extrusión verticales presentan direcciones de movimiento y extrusión perpendiculares al suelo. Ocupan menos espacio en el suelo pero requieren cimientos más profundos. Las prensas verticales ofrecen ventajas como bajo desgaste, deformación térmica uniforme, excelente estabilidad dimensional y mínima excentricidad del tubo, lo que las hace especialmente adecuadas para la producción de tubos y perfiles huecos.

  Métodos de extrusión

  Según la dirección del flujo del material, los procesos de extrusión incluyen:

  • Extrusión directa (hacia adelante)

  • Extrusión indirecta (hacia atrás)

  • Extrusión combinada

    En la extrusión directa, el metal fluye en la misma dirección que la presión aplicada, lo que resulta en una fricción significativa entre el tocho y el contenedor. Este proceso se utiliza ampliamente debido a la fuerte adaptabilidad del equipo y la calidad estable de la superficie. Las temperaturas típicas de extrusión de aleaciones de magnesio oscilan entre 300°C y 450°C.

    En la extrusión indirecta, el tocho permanece estacionario en relación con el contenedor, eliminando la fricción y reduciendo significativamente la fuerza de extrusión. Este método permite mayores relaciones de extrusión a temperaturas más bajas y proporciona una microestructura y propiedades mecánicas uniformes, un mayor rendimiento de material y una reducción de los residuos.

    III. Perfiles y aplicaciones de aleaciones de magnesio extruidas
    Los productos de aleación de magnesio extruidos incluyen perfiles sólidos y perfiles huecos. Los perfiles huecos requieren diseños de matriz complejos con canales de flujo y cámaras de soldadura para volver a unir las corrientes de metal a alta temperatura y presión.

   

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  Además de los métodos de extrusión convencionales, la investigación ha informado de técnicas avanzadas como la extrusión asimétrica, la extrusión rotativa hacia atrás, la extrusión cíclica, la extrusión secundaria y la extrusión de tochos compuestos. La extrusión también se puede combinar con otros procesos, incluyendo extrusión + forja, extrusión + estirado y extrusión + laminación. Aplicaciones típicas

  Ánodos de sacrificio

  Los ánodos de sacrificio de magnesio extruido son actualmente uno de los productos de extrusión de magnesio más utilizados. Los grados de aleación comunes incluyen AZ31B, M1C y AZ63B, suministrados en barras redondas y rectangulares.
  Transporte ferroviario

  Las extrusiones de aleación de magnesio juegan un papel clave en la reducción de peso de los vehículos ferroviarios, reduciendo la vibración, el ruido y el consumo de energía, al tiempo que aumenta la capacidad de carga útil. Los perfiles de aleación de magnesio de gran sección transversal, ultra largos y de alta precisión se han aplicado con éxito en trenes de alta velocidad, incluyendo paneles laterales, portaequipajes, rieles guía de piso, vigas y miembros longitudinales.

  Maquinaria textil

  
  
   

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  Los perfiles huecos grandes de aleación de magnesio se utilizan en máquinas de tejido por urdimbre y camas de agujas, lo que reduce significativamente la inercia y mejora la estabilidad operativa durante el funcionamiento a alta velocidad.

  Aeroespacial y Defensa
  En aplicaciones aeroespaciales y militares, las extrusiones de aleación de magnesio aprovechan sus ventajas de ligereza y rendimiento de blindaje electromagnético.

  IV. Desafíos actuales en la extrusión de aleaciones de magnesio 1. Reducción de costos

  Aunque los costos de los tochos pueden acercarse a los del aluminio a escala, las aleaciones de magnesio suelen requerir velocidades de extrusión más bajas para evitar el agrietamiento, lo que resulta en una mayor producción
  
  

   

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  costos. El desarrollo de aleaciones de magnesio extruibles de alta velocidad es esencial para la reducción de costos.

  2. Alta resistencia a alta productividad
  Muchos perfiles de aleación de magnesio coinciden actualmente con los niveles de resistencia de las aleaciones de aluminio 6061 y 6063, y algunos alcanzan resistencias a la tracción cercanas a los 500 MPa. Sin embargo, la productividad y la conformabilidad aún están por detrás de las aleaciones de aluminio. La investigación en curso tiene como objetivo desarrollar aleaciones de magnesio de alta resistencia adecuadas para la extrusión a alta velocidad, lo que permite una adopción industrial más amplia.

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  Este artículo es proporcionado por Hilbo Magnesium alloy Material co.,Ltd, un fabricante y proveedor global de materiales de aleación de magnesio, incluyendo láminas, placas, tubos, barras y perfiles extruidos de aleación de magnesio...etc.
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