金属切削加工材料新成员:镁合金

    我們一般熟知用於金屬切削加工的材料有鑄鐵、鐵材、鋼鐵、鋁合金、銅、石墨、…等,但最近二、三年鎂合金材質的產品在台灣有增多的趨勢。因此工具機加工到鎂合金材料的機會也會增加。在此針對鎂合金的特性及應用予以敘述,讓大家對鎂合金進一步認識。

鎂合金的特性:

(1)重量輕:鎂合金的比重約1.7,為鋅的1/4,鋼的1/5,相較於鋁合金(比重約2.7)也輕1/3。

(2)高強度對重量比:如此特性將可取代傳統上運用鋼、鑄鐵、鋅合金甚至鋁合金的地方。

(3)優良導熱性、吸震性:相對於工程塑膠其具極佳的吸震性、較佳的機械強度、抗衝擊性及不易磨損。

(4)抗EMI電磁波:鎂合金為非磁性金屬,電磁遮蔽性佳。

(5)尺寸安定性高,不易因環境溫度變化及時間而改變。

(6)可回收:鎂合金具有100%完全回收的特性,更符合今日環保意識。

(7)機械加工特性:鎂切削所需動力為1,鋁是1.8,黃銅是2.3,鑄鐵是3.5;且比重輕,切削慣性小,可高速切削。

鎂合金的應用:

    鎂合金的主要用途在於輕量化。目前鎂合金壓鑄品的應用產業以汽車零組件為主,約佔80%以上,其次為3C產業,其他像自行車、器材工具、運動用品及航太國防也都在其應用範圍之內。台灣鎂合金產業目前主要應用於3C產業、自行車及器材工具等製品。

    表1為鎂合金之代表性產品。日本在1999年的鎂合金產品統計如表2,其產值為30343百萬日圓。美國政府與三大汽車公司(Ford)、通用(GM) 、克萊斯勒(Chrysler)於1993年提出PNGV(Partnership for a New Generation of Vehicles)計劃,希望在2004年開發6人座之省油車,以每100公里耗油3公升為目標,主要在於車體結構與動力系統之輕量化設計開發。未來可能鎂合金化的汽車零件如表3所示。

表1(鎂合金之產品應用)

應用產業

應 用 產 品

汽車零件

車座支架、儀表板及托拖架、電動窗馬達殼體、升降器及輪軸電樞、油門踏板、音響殼體、後視鏡架

自行車零件

避震器零件、車架、曲柄、花殼、三/五通零件、輪圈、煞車手把

電子通訊

筆記型電腦外殼、MD外殼、行動電話外殼、投影機外殼

航太國防

航空用通信器和雷達機殼、飛機起落架輪殼

運動用品

網球拍、滑雪板固定器、球棒、射弓之中段與把手

器材工具

手提電動鋸機殼、魚釣自動收線匣、控制閥、相機機殼、攝錄放影機殼

表2(1999年日本鎂合金產品統計表)

資訊、通訊產品77%

筆記型電腦39%

數位攝影機19%

行動電話14%

數位相機5%

投影機6%

其他電子產品17%

汽、機車零件18%

汽車零件88%

機車零件12%

農林業機械5%

農林業機械41%

電動工具27%

運動用品8%

其他24%

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表3(未來可能鎂合金化的汽車零件)

區分

零件名稱

懸吊系統

車輪

備用輪胎(spare wheel)

控制臂(control arm)(2個,後方)

控制臂(2個,前方)

引擎架(engine cradle)

後方支架(rear support)/ASSY

車身

保險桿補強橫樑

鑄造車門內襯(4*7)

鑄造A/B柱(piller)

擋風片開關補強材

行李架

側鏡

內裝

儀表板橫樑(cross beam)

儀表板支架(in panel support)

椅背(seat back)

椅座(seat base)

氣囊零件

方向盤

方向盤零件

煞車系統

ABS零件

離合器/煞車踏板托架,踏板零件

電氣機械零件

交流電箱

音響/EEC零件

雨刷馬達

交流電/AC托架

驅動馬達

傳動(閥體、箱、側蓋、啟動器)

傳動箱(總重量12Kg的15%)

發動機組

支撐托架

罩套(油/水泵,機車馬達)

汽缸蓋

吸氣歧管

引擎支架

油蓋

前蓋

    在鎂合金加工需注意機台沖水排屑的機能。因為遇水的鎂合金粉末容易產生氫氣,所以客戶加工時可能使用礦物油(嚴禁使用酸性類的切削劑),對於油類切削液的機台防漏設計也是要注意的。另外須要求客戶在清除鎂屑時,需注意噴氣嘴是否有水。基於工具機製造者的立場,針對不同特性材料的了解,將有助於機台的設計及製造。