鎂合金手機外殼的沖壓工藝理論與實踐

1 引言

1.1 鎂合金的獨特性能

鎂合金密度低，是實際應用中最輕的金屬結構材料，具有比強度和比剛度高、電磁屏蔽效果好、抗震減震能力強、易于機加工成形和易于回收再利用等優點，在航空、航天、汽車、3C產品以及軍工等領域具有廣泛的應用前景和巨大的應用潛力，從而引起了許多國家的政府、企業和研究機構對鎂合金及其成形技術的高度重視,投入了大量人力、財力進行開發研究,并取得了一定的效果 [1]。如德國大眾(奧迪)汽車公司開發的鎂合金汽車覆蓋件的熱沖壓成形技術,成功地加工出汽車內門板,內鎂外鋁的混合車門,可比用鋼板減重50%,比用鋁板減重20%[2]。

1.2 鎂合金的塑性變形特點

鎂屬于密排六方晶體結構，在室溫下只有1個滑移面（0001），滑移面上有3個密排方向，所以室溫下只有3個滑移，其塑性比面心和體心立方金屬都低。室溫下，鎂合金的塑性較差，變形困難，且易出現變形缺陷，這是由鎂合金自身本質性質決定的，也是制約變形鎂合金加工成形的本質原因。據有關文獻報道，溫度對鎂合金的塑性影響很大，溫度愈高，塑性愈好，變形抗力愈低，易于成型加工[3]。

2 鎂合金的沖壓成形

鎂合金常用的成形方法有壓鑄、半固態鑄造、擠壓鑄造、擠壓和軋制等,其中鎂合金產品的80 %是通過鑄造方法獲得 [1]。鎂合金的沖壓成形是一種技術難度較高的生產工藝，但以其生產效率高、可直接使用性能優良的軋制板材而具有很大的市場優勢和廣闊的發展前景。

在沖壓成形工藝中，拉深成形最為復雜，難度也較大。由于鎂合金晶體結構是密排六方（Hcp），滑移系少，常溫下塑性較差，一般須在150℃以上進行拉深成形。根據小坂田等人的研究結果,鎂合金板材在250℃左右拉深時其拉深比超過鋁合金和低碳鋼板的常溫拉深成形極限，在175℃時鎂合金板杯形件拉深的拉深比可達2.0,而在225℃時可達3.0,超過了鋼板和鋁板在室溫下的拉深比(分別為2.2和2.6)。在該溫度下鎂合金拉深成形性能與鋼板和鋁板在室溫下的拉深性能相近[4]。

本文以某手機外殼的沖壓生產為實例，對鎂合金板材的沖壓成形工藝進行了較為系統的研究。