Odată cu aplicarea pe scară largă a aliajelor de magneziu în producția de automobile și în alte domenii, tehnologia lor de turnare sub presiune se confruntă cu numeroase provocări. În timp ce metodele tradiționale de turnare sub presiune pot satisface anumite nevoi de producție, probleme precum porozitatea și deformarea limitează performanța și domeniul de aplicare a turnărilor sub presiune din aliaj de magneziu. Pentru a depăși aceste neajunsuri, cercetătorii au explorat în mod continuu noi tehnologii de turnare sub presiune în ultimii 20 de ani, cum ar fi turnarea sub presiune umplută cu oxigen-, turnarea sub presiune a metalelor semi{-solide reologice sau tixotrope, turnarea prin presare și turnarea sub vid. Aceste noi tehnologii au îmbunătățit într-o anumită măsură calitatea intrinsecă și proprietățile mecanice ale materialelor turnate sub presiune din aliaj de magneziu, extinzându-și domeniile de aplicare. Printre acestea, tehnologia de turnare sub presiune a obținut rezultate semnificative în eliminarea porozității și a gazelor de dizolvare și a fost aplicată cu succes mașinilor de turnare sub presiune cu cameră rece și mașinilor de turnare sub presiune cu cameră fierbinte pentru a produce butuci de roți și piese de volan din aliaj de magneziu de înaltă performanță.
Turnarea sub presiune umplută cu oxigen-, cunoscută și sub denumirea de turnare sub presiune ne-poroasă, este o tehnologie inovatoare de turnare sub presiune. Înainte ca metalul topit să umple cavitatea matriței, acesta înlocuiește aerul existent prin injectarea de oxigen sau alte gaze reactive în cavitate. În timpul procesului de umplere cu metalul topit, aceste gaze active reacţionează cu metalul topit pentru a genera particule mici de oxid de metal. Aceste particule sunt distribuite uniform în toată turnarea sub presiune, eliminând eficient gazele din turnarea sub presiune. Această tehnologie permite ca turnarea sub presiune să fie consolidată prin tratament termic, îmbunătățindu-i astfel proprietățile mecanice. Japan Light Metals Co., Ltd. a aplicat cu succes această tehnologie pentru a produce un suport de cap magnetic integral din aliaj de magneziu AZ91, reducând semnificativ greutatea suportului și aducând beneficii economice semnificative. În plus, compania a produs-în serie roți pentru mașini și motociclete din aliaj de magneziu AM60, care sunt cu 15% mai ușoare decât roțile din aluminiu. Merită menționat că, după întărirea tratamentului termic, proprietățile mecanice ale pieselor din aliaj de magneziu turnate sub presiune-umplute cu oxigen- nu sunt numai superioare turnării sub presiune obișnuite și turnării prin gravitație, dar turnările sub presiune obișnuite din aliaj de magneziu sunt, de asemenea, predispuse la deformare în timpul tratamentului termic, făcând imposibilă testarea proprietăților mecanice. Acesta este un avantaj major al turnării sub presiune umplute cu oxigen-.
Tehnologia de turnare sub presiune reologică semi-solidă are multe avantaje, inclusiv un proces de umplere fără stropire a metalului, pierderi minime de oxidare a metalului topit, economisire de energie și protecție a mediului, funcționare sigură și capacitatea de a reduce eficient defectele de porozitate din turnare. Atunci când aliajul de magneziu AZ91D cu o fracțiune solidă de 40%-50% este turnat semi{-reologic sub presiune-pe o mașină de turnare sub presiune-in cameră rece, defectele de porozitate pot fi eliminate cu succes, rezultând o rezistență ridicată la tracțiune de 140 MPa}}2{0}2{0}. Merită menționat faptul că Dow Chemical din Statele Unite a comercializat cu succes metoda de turnare sub formă de semi-solide-pentru aliaje de magneziu și a primit trei brevete de bază. Echipamentul lor de turnare sub presiune semi{-generația a doua{-solidă{{19}, lansat în 1991, a adoptat în mod inovator un mecanism de injecție în spirală cu un dispozitiv de încălzire electric, menținând în același timp un mecanism de blocare similar cu cel al mașinilor-de turnare sub presiune obișnuite. Prin acest mecanism, aliajul granular de magneziu este transportat în spirală în mod eficient într-o zonă de încălzire cu temperatură controlată cu argon-protejat-, unde este încălzit cu precizie și forfecat într-o stare semi-solidă la temperaturi de până la 580 de grade , înainte de a intra în zona de injecție de mare viteză. Viteza de injectare este de aproximativ 318 m/s, presiunea din cavitate este menținută la 34-41 MPa și poate ajunge chiar la maximum 136 MPa, întregul ciclu durând doar 20 de secunde. În comparație cu porozitatea medie ridicată de 215%-310% în turnarea sub presiune convențională, turnarea sub presiune semi-solidă prezintă o porozitate semnificativ mai mică, variind doar de la 14%-118%.
În plus, această tehnologie reduce în mod eficient contracția în matriță, permițând unor piese turnate să utilizeze chiar unghiul de tiraj zero, reducând astfel în mod semnificativ rezistența la deformare și îmbunătățind acuratețea dimensională. În prezent, piese turnate sub presiune semi-solide din aliaj de magneziu produse cu succes includ capace ale carcasei transmisiei auto și carcase de aprindere, toate realizate din aliaj AZ91D.
În plus, materialele compozite pe bază de aliaj de magneziu-, cum ar fi compozitele armate cu particule de carbură de siliciu-, au fost supuse anilor de cercetare și dezvoltare. Deși nu sunt încă pe deplin aplicabile comercial în domeniul turnării sub presiune, piese turnate, cum ar fi rotoarele, manivelele de biciclete și căptușele cilindrilor pentru automobile au fost fabricate cu succes utilizând metode de turnare cu nisip și turnare de precizie. O altă tendință este de a combina aceste materiale compozite cu tehnologia de turnare semi-solidă pentru a-și extinde în continuare aplicațiile în turnarea sub presiune și turnarea prin presare.
În prezent, la nivel global au fost efectuate numeroase studii experimentale privind relația dintre parametrii procesului și proprietățile mecanice ale aliajelor de magneziu turnate sub presiune-. Cu toate acestea, cercetările privind impactul proceselor-de turnare sub presiune asupra microstructurii rămân relativ rare. Prin urmare,-explorarea în profunzime a influenței cantitative a proceselor-de turnare sub presiune asupra microstructurii și proprietăților aliajelor de magneziu și, pe baza acesteia, predicția performanței pieselor formate din aliaj de magneziu, este, fără îndoială, un efort de cercetare fundamentală cu un potențial mare și valoare de aplicare practică.
