تطبيقات سبائك المغنيسيوم

مقدمة في تطبيقات سبائك المغنيسيوم

لطالما كانت تطورات سبائك المغنيسيوم مدفوعة بمتطلبات صناعة الطيران للمواد خفيفة الوزن للعمل في ظل ظروف متطلبة بشكل متزايد.لطالما كانت سبائك المغنيسيوم جذابة للمصممين بسبب كثافتها المنخفضة ، فقط ثلثي كثافة الألومنيوم.لقد كان هذا عاملاً رئيسياً في الاستخدام الواسع النطاق لمسبوكات سبائك المغنيسيوم والمنتجات المشغولة.

هناك مطلب آخر في السنوات الأخيرة هو الأداء الفائق للتآكل وقد تم إثبات التحسينات الهائلة لسبائك المغنيسيوم الجديدة.أدت التحسينات في الخواص الميكانيكية ومقاومة التآكل إلى زيادة الاهتمام بسبائك المغنيسيوم لتطبيقات الفضاء والتطبيقات المتخصصة ، ويتم الآن تحديد السبائك في برامج مثل طائرة الهليكوبتر McDonnell Douglas MD 500.

سبائك المغنيسيوم في الفضاء

لسنوات عديدة ، كانت سبائك RZ5 هي المادة المفضلة لأغلفة نقل الهليكوبتر نظرًا للجمع بين الكثافة المنخفضة والخصائص الميكانيكية الجيدة.في الآونة الأخيرة ، ومع ذلك ، فإن الحاجة إلى فترات أطول بين عمليات الإصلاح وبالتالي تحسين خصائص التآكل قد دفعت الشركات المصنعة إلى إعادة النظر في اختيار المواد.

في الماضي ، تم استخدام RZ5 بشكل عام لأغلفة علبة التروس ولكن العديد من البرامج الجديدة ستستخدم WE43 بدلاً من ذلك بما في ذلك مصبوبات علبة التروس الرئيسية للدوار.بالنسبة لهذا التطبيق ، كان من الممكن استخدام ناقل حركة من الألومنيوم ولكن لمقاومة التآكل الاستثنائية التي تتميز بها WE43.كما تم استخدام طائرات الهليكوبتر Eurocopter EC 120 و NH90 مع أغلفة نقل WE43 وتم تخصيص WE43 لطائرة Sikorsky S92.سيتم المضي قدمًا في المزيد من التطبيقات لـ WE43 في المستقبل على كل من البرامج الجديدة وأيضًا لاستبدال RZ5 على طائرات الهليكوبتر القديمة.

تستخدم سبائك RZ5 و ZRE1 و MSR و EQ21 على نطاق واسع لمحركات الطائرات وأغلفة علبة التروس.سيستمر هذا على الرغم من أنه من المحتمل أن يتم استخدام WE43 بشكل متزايد لخصائص التآكل وارتفاع درجة الحرارة.يمكن تصنيع مصبوبات مغنيسيوم كبيرة جدًا ، مثل أغلفة الضاغط الوسيطة للمحركات التوربينية.وهي تشمل غلاف Rolls Royce Tay في MSR ، الذي يزن 130 كجم ، وغلاف BMW Rolls Royce BR710 في RZ5.تشمل التطبيقات الفضائية الأخرى علب التروس المساعدة (F16 و Eurofighter 2000 و Tornado) في MSR أو RZ5 ، وعلب المولدات (A320 Airbus و Tornado و Concorde في MSR أو EQ21) والمظلات ، بشكل عام في RZ5.

كما تستخدم مطروقات سبائك المغنيسيوم في تطبيقات الطيران بما في ذلك أجزاء علبة التروس الهامة لطائرة هليكوبتر Westland Sea King وعجلات الطائرات ، وكلاهما في ZW3.تستخدم أجزاء المغنيسيوم المزورة أيضًا في تطبيقات المحركات الهوائية.في المستقبل ، من المرجح أن يتم استخدام مطروقات المغنيسيوم في تطبيقات درجات الحرارة العالية.

لماذا يستخدم المغنيسيوم في تصنيع قطع غيار السيارات؟

يعد التخفيض الدائم في وزن السيارة أحد الوسائل الرئيسية المتاحة لتحسين كفاءة وقود السيارات.يتم بالفعل استخدام الفولاذ عالي القوة والألمنيوم (Al) والبوليمرات لتقليل الوزن بشكل كبير ، ومع ذلك ، يمكن تحقيق المزيد من التخفيضات الكبيرة في الوزن من خلال الاستخدام المتكرر للمغنيسيوم (Mg) وسبائكه.تُستخدم سبائك المغنيسيوم حاليًا بكميات صغيرة نسبيًا لقطع غيار السيارات ، تقتصر في الغالب على مصبوبات القوالب ، على سبيل المثال ، العلب كما هو موضح بمزيد من التفاصيل أدناه.

بالنسبة لسيارات الركاب التقليدية ، يتم استهلاك ما يقرب من 90٪ من إجمالي استهلاك الطاقة طوال فترة استخدامها من وقت الإنتاج إلى وقت الإهمال أو الكشط عن طريق حمل وزنها والأشخاص حولها.وبالتالي ، يعد تقليل الوزن من بين أكبر التحديات الرئيسية لزيادة كفاءة وقود السيارات.

سبائك المغنيسيوم في هندسة السيارات وسباق السيارات

يظهر استخدام سبائك المغنيسيوم في صناعة السيارات واعدًا ، حيث تركز معظم جهود البحث التطبيقية حاليًا على قابلية التطبيق على تطبيقات السيارات التي تحمل أحمالًا ميكانيكية منخفضة نسبيًا.

على الرغم من التكلفة الواضحة ، تُستخدم حاليًا مصبوبات المغنيسيوم جزئيًا في عدد من هياكل السيارات والشاسيه ومجموعة نقل الحركة.وبشكل أكثر تحديدًا ، يتم استخدام المعدن في الغالب في الأجزاء المصبوبة بالقوالب بما في ذلك علب نقل الدفع الرباعي ، وحالات ناقل الحركة ، وحوامل المحرك ، ومكونات عجلة القيادة ، والمقاعد ، وألواح العدادات.في حين أن المغنيسيوم وفير ويبلغ وزنه حوالي ربع وزن الفولاذ وثلثي وزن الألمنيوم ، فإنه يمكن أن يسبب مشاكل في المعالجة.

في سباقات السيارات ، يتم استخدام RZ5 بشكل عام لأغلفة علبة التروس على الرغم من أن سبائك MSR / EQ21 تُستخدم أيضًا بشكل متزايد بسبب خصائصها الفائقة في درجة الحرارة المحيطة أو بسبب درجات حرارة التشغيل المتزايدة.لقد ثبت أن عجلات RZ5 تتمتع بأداء أفضل بكثير من عجلات Mg-Al-Zn المعدنية في ظل ظروف السباق الشاقة.نظرًا لارتفاع درجة حرارة التشغيل لمحركات السباق ، فقد تم استخدام مصبوبات WE54 لمجموعة متنوعة من أجزاء محرك الفورمولا 1 وتستخدم لمكونات المحرك لسيارة طريق محدودة الإصدار.توفر مكابس WE54 المزورة إمكانات مستقبلية كبيرة لسباقات السيارات وستوجد تطبيقات أخرى للمنتجات المشغولة الأخرى.

تُستخدم سبائك المغنيسيوم أيضًا في العديد من التطبيقات الهندسية الأخرى حيث يكون الوزن الخفيف ميزة كبيرة.تميل سبائك المغنيسيوم والزركونيوم إلى استخدامها في التطبيقات ذات الحجم المنخفض نسبيًا حيث تتم معالجتها عن طريق الرمل أو صب الاستثمار ، أو المنتجات المطاطية عن طريق البثق أو التزوير.تُستخدم السبائك الخالية من الزركونيوم ، وبشكل أساسي AZ91 ولكن أيضًا السبائك الأخرى ، في السيارات والعديد من التطبيقات الأخرى ذات الحجم الكبير.