การประยุกต์ใช้แมกนีเซียมอัลลอยด์

ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับการใช้งานโลหะผสมแมกนีเซียม

การพัฒนาโลหะผสมแมกนีเซียมเดิมได้รับแรงผลักดันจากข้อกำหนดของอุตสาหกรรมการบินและอวกาศสำหรับวัสดุน้ำหนักเบาเพื่อดำเนินการภายใต้สภาวะที่มีความต้องการมากขึ้นโลหะผสมแมกนีเซียมเป็นที่สนใจของนักออกแบบมาโดยตลอด เนื่องจากมีความหนาแน่นต่ำ ซึ่งมีเพียงสองในสามของอะลูมิเนียมเท่านั้นนี่เป็นปัจจัยสำคัญในการใช้การหล่อโลหะผสมแมกนีเซียมและผลิตภัณฑ์ดัดอย่างแพร่หลาย

ข้อกำหนดเพิ่มเติมในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาคือประสิทธิภาพการกัดกร่อนที่เหนือกว่า และแสดงให้เห็นการปรับปรุงอย่างมากสำหรับโลหะผสมแมกนีเซียมใหม่การปรับปรุงคุณสมบัติทางกลและความต้านทานการกัดกร่อนได้นำไปสู่ความสนใจในแมกนีเซียมอัลลอยด์มากขึ้นสำหรับการใช้งานด้านอวกาศและอวกาศและพิเศษ และขณะนี้ได้มีการระบุโลหะผสมในโปรแกรมต่างๆ เช่น เฮลิคอปเตอร์ McDonnell Douglas MD 500

โลหะผสมแมกนีเซียมในอวกาศ

เป็นเวลาหลายปีแล้วที่โลหะผสม RZ5 เป็นวัสดุที่ต้องการสำหรับปลอกส่งเฮลิคอปเตอร์เนื่องจากมีความหนาแน่นต่ำและคุณสมบัติทางกลที่ดีอย่างไรก็ตาม เมื่อเร็วๆ นี้ ข้อกำหนดสำหรับช่วงระยะเวลาที่นานขึ้นระหว่างการยกเครื่องและด้วยเหตุนี้คุณสมบัติการกัดกร่อนที่ดีขึ้นทำให้ผู้ผลิตต้องพิจารณาการเลือกใช้วัสดุใหม่

ในอดีต โดยทั่วไปแล้ว RZ5 จะใช้สำหรับปลอกเกียร์ แต่โปรแกรมใหม่จำนวนมากจะใช้ WE43 แทนรวมถึงการหล่อเกียร์ของโรเตอร์หลักด้วยสำหรับแอปพลิเคชันนี้ จะใช้ชุดเกียร์อะลูมิเนียม แต่สำหรับความต้านทานการกัดกร่อนที่ยอดเยี่ยมของ WE43เฮลิคอปเตอร์ Eurocopter EC 120 และ NH90 ได้บินด้วยกล่องเกียร์ WE43 และ WE43 ถูกกำหนดไว้สำหรับ Sikorsky S92การใช้งานเพิ่มเติมสำหรับ WE43 จะดำเนินต่อไปในอนาคตทั้งในโครงการใหม่และเพื่อแทนที่ RZ5 บนเฮลิคอปเตอร์รุ่นเก่า

โลหะผสม RZ5, ZRE1, MSR และ EQ21 ใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับเครื่องยนต์อากาศยานและกล่องเกียร์สิ่งนี้จะดำเนินต่อไปแม้ว่าจะมีแนวโน้มว่า WE43 จะถูกใช้มากขึ้นสำหรับคุณสมบัติการกัดกร่อนและอุณหภูมิสูงการหล่อแมกนีเซียมขนาดใหญ่มากสามารถทำได้ เช่น ปลอกคอมเพรสเซอร์ระดับกลางสำหรับเครื่องยนต์กังหันซึ่งรวมถึงโครงรถ Rolls Royce Tay ใน MSR ซึ่งมีน้ำหนัก 130 กก. และโครงเครื่อง BMW Rolls Royce BR710 ใน RZ5การใช้งานด้านอวกาศอื่น ๆ รวมถึงกระปุกเกียร์เสริม (F16, Eurofighter 2000, Tornado) ใน MSR หรือ RZ5, ตัวเรือนเครื่องกำเนิดไฟฟ้า (A320 Airbus, Tornado และ Concorde ใน MSR หรือ EQ21) และหลังคาโดยทั่วไปใน RZ5

การตีขึ้นรูปโลหะผสมแมกนีเซียมยังใช้ในการใช้งานด้านการบินและอวกาศ รวมถึงชิ้นส่วนกระปุกเกียร์ที่สำคัญสำหรับเฮลิคอปเตอร์ Westland Sea King และล้อเครื่องบิน ทั้งใน ZW3ชิ้นส่วนแมกนีเซียมหลอมยังใช้ในการใช้งานเครื่องยนต์อากาศยานในอนาคต การตีขึ้นรูปแมกนีเซียมมักจะใช้ในงานที่มีอุณหภูมิสูงขึ้น

เหตุใดจึงใช้แมกนีเซียมในการผลิตชิ้นส่วนยานยนต์

การลดน้ำหนักตัวรถอย่างถาวรเป็นหนึ่งในวิธีการหลักในการปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงของยานยนต์มีการใช้เหล็กกล้าความแข็งแรงสูง อะลูมิเนียม (Al) และโพลีเมอร์เพื่อลดน้ำหนักอย่างมีนัยยะสำคัญแล้ว แต่น้ำหนักที่ลดลงอีกมากอาจทำได้โดยการใช้แมกนีเซียม (Mg) และโลหะผสมบ่อยครั้งขึ้นปัจจุบันโลหะผสมแมกนีเซียมถูกใช้ในปริมาณที่ค่อนข้างน้อยสำหรับชิ้นส่วนรถยนต์ ส่วนใหญ่จำกัดเฉพาะการหล่อแบบตายตัว เช่น ตัวเรือนตามรายละเอียดเพิ่มเติมด้านล่าง

สำหรับรถยนต์นั่งทั่วไปเกือบ 90% ของอายุการใช้งานทั้งหมด การใช้พลังงานที่ใช้ตั้งแต่ช่วงการผลิตจนถึงเวลาที่เลิกใช้งานหรือการขูดขีดจะสิ้นเปลืองโดยการบรรทุกน้ำหนักและบุคคลรอบๆ ตัวดังนั้น การลดน้ำหนักจึงเป็นความท้าทายหลักประการหนึ่งในการเพิ่มประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงของยานยนต์

โลหะผสมแมกนีเซียมในวิศวกรรมยานยนต์และการแข่งรถ

การใช้แมกนีเซียมอัลลอยด์ในการผลิตยานยนต์แสดงให้เห็นถึงความหวัง โดยปัจจุบันมีความพยายามในการวิจัยเชิงประยุกต์ส่วนใหญ่เกี่ยวกับการปรับใช้กับการใช้งานอัตโนมัติซึ่งมีภาระทางกลที่ค่อนข้างต่ำ

แม้ว่าจะมีการปรับต้นทุนอย่างชัดเจน แต่ปัจจุบันมีการใช้การหล่อแมกนีเซียมบางส่วนในตัวถังรถยนต์ แชสซี และระบบส่งกำลังเฉพาะเจาะจงกว่านั้น โลหะถูกใช้เป็นส่วนใหญ่ในชิ้นส่วนหล่อ ซึ่งรวมถึงกล่องขับเคลื่อนสี่ล้อ กล่องเกียร์ แคร่เครื่องยนต์ ส่วนประกอบพวงมาลัย เบาะนั่ง และแผงหน้าปัดแม้ว่าแมกนีเซียมจะมีปริมาณมากและมีน้ำหนักประมาณหนึ่งในสี่ของเหล็กและสองในสามของน้ำหนักของอะลูมิเนียม แต่ก็สามารถนำเสนอปัญหาในการประมวลผลได้

ในการแข่งรถ โดยทั่วไปแล้ว RZ5 จะใช้สำหรับปลอกเกียร์แม้ว่าโลหะผสม MSR/EQ21 ก็ถูกใช้มากขึ้นเช่นกันเนื่องจากคุณสมบัติอุณหภูมิแวดล้อมที่เหนือกว่าหรือเนื่องจากอุณหภูมิการทำงานที่เพิ่มขึ้นแสดงให้เห็นว่าล้อ RZ5 มีประสิทธิภาพที่ดีกว่าล้ออัลลอยด์ Mg-Al-Zn อย่างเห็นได้ชัดภายใต้สภาพการแข่งขันที่ยากลำบากเนื่องจากอุณหภูมิในการทำงานสูงของเครื่องยนต์ในรถแข่ง การหล่อ WE54 จึงถูกนำมาใช้กับชิ้นส่วนเครื่องยนต์ Formula 1 ที่หลากหลาย และใช้สำหรับส่วนประกอบเครื่องยนต์สำหรับรถท้องถนนรุ่นลิมิเต็ดอิดิชั่นลูกสูบฟอร์จ WE54 นำเสนอศักยภาพในอนาคตที่ยอดเยี่ยมสำหรับการแข่งรถ และการใช้งานอื่นๆ จะมีอยู่สำหรับผลิตภัณฑ์ดัดขึ้นรูปอื่นๆ

โลหะผสมแมกนีเซียมยังใช้ในงานวิศวกรรมอื่น ๆ อีกมากมายที่มีน้ำหนักเบาเป็นข้อได้เปรียบที่สำคัญโลหะผสมแมกนีเซียม-เซอร์โคเนียมมีแนวโน้มที่จะใช้ในปริมาณที่ค่อนข้างต่ำ ซึ่งจะถูกแปรรูปโดยทรายหรือการหล่อเพื่อการลงทุน หรือผลิตภัณฑ์ที่ทำขึ้นโดยการอัดรีดหรือการตีขึ้นรูปโลหะผสมที่ปราศจากเซอร์โคเนียม โดยเฉพาะ AZ91 แต่ยังรวมถึงโลหะผสมอื่นๆ ถูกนำมาใช้ในยานยนต์และการใช้งานที่มีปริมาณมากอื่นๆ