Применение магния в гражданских целях

24.01.2017

В данной теме только косвенно упоминается об экономике магниевой промышленности, однако некоторые соображения необходимо высказать в отношении важности цены в связи с использованием магния в обычных областях техники. Если даже цена на магний не завышена, нередко потребители, незнакомые с этим металлом, выдвигают технические и другие возражения против использования магния. Тем не менее опыт показывает, что технические трудности, которые предполагаются потребителем, как правило, при обычной цене на магний исчезают.
При сравнении магния и алюминия, например в случае литья в металлическую изложницу, часто случается, что величина детали должна быть одинаковой для обоих материалов, и поэтому предпочтительно принимать во внимание стоимость единицы объема, а не стоимость единицы массы. Стоимость единицы объема для магния и алюминия или, что более точно, стоимость слитка товарного магния и вторичного алюминиевого сплава обычно сравнимы, и периодически баланс склоняется в пользу магния. Однако важно сравнить общую стоимость деталей из обоих материалов. Так, если стоимость магниевой отливки больше, чем алюминиевой, то преимущества от более быстрой обработки резанием могут возместить эту стоимость. В литературе имеется мало сведений о том, в какой мере на практике сказывается на стоимости хорошая обрабатываемость магния, однако не вызывает сомнения, что этот фактор в значительной степени зависит от конкретных условий. В некоторой степени оценку выигрыша за счет хорошей обрабатываемости магния можно сделать на основании фактических данных по уменьшению времени обработки резанием и износа инструмента. Одна из компаний США обрабатывает литые в землю колеса скоростного автомобиля с высокой точностью за 5 мин каждое.
В случае отливки в металлическую изложницу магний больше конкурирует с алюминием, чем в случае отливки в землю. В случае литья под давлением при использовании последних достижений в усовершенствовании технологии этого процесса преимущество в отношении стоимости остается на стороне магния.
Стоимость магниевых слитков и прессованных полуфабрикатов сравнима со стоимостью слитков и прессованных полуфабрикатов из алюминия. То же самое имеет место в случае поковок, если исключить сплав AZ855.
Наземный транспорт. Магниевые отливки имеют долгую историю успешного использования в наземном транспорте; так, для автобусов Лондона с 1930 г. были поставлены тысячи картеров двигателей. Другой пример использования магния в английской промышленности — корпус трансмиссии в тракторе, производство которого составило свыше 500 000 шт. перед тем, как магний был заменен чугуном (замена произошла после смены собственников компании, производящей тракторы, и была обусловлена исключительно другими взглядами новых владельцев относительно значения малой массы в такого рода изделиях). Производство данных отливок описано Салли. К другим деталям магния в наземном транспорте относятся корпус коробки передач, корпус сцепления, поддон картера, части шасси, колеса, детали ходовой части.
Капот двигателя в тракторе (ФРГ) весит 9,5 кг и является до настоящего времени одной из самых замечательных деталей, полученных литьем под давлением.
Наиболее важное применение магния в наземном транспорте в автомобилях с задним расположением двигателя, где 17 кг деталей литья под давлением из сплава А8Х, представляющих собой главным образом картер и корпус трансмиссии, позволяют облегчить автомобиль на 50 кг и обеспечивают желаемое распределение нагрузки на переднюю и заднюю оси. Производство указанных машин достигает около 4000 в день, что соответствует около 90 т отливок из магниевых сплавов. Такой большой объем применения магниевых сплавов заслуживает специального рассмотрения. Один из важных выводов, который может быть сделан из этого рассмотрения, следующий: в то время, как первоначально основной причиной выбора магния было уменьшение собственной массы конструкции, в настоящее время решающее значение приобрел такой фактор, как возможность применения к магнию экономичных методов литья под давлением и обработки резанием.
Низкая стоимость литья под давлением дает возможность магнию конкурировать с алюминием и цинком при большом уровне производства, например при изготовлении двигателей автомобилей. В Англии, однако, литье под давлением получило меньшее развитие, и в английских автомобилях магний используется в меньшей степени, чем в ФРГ или США. Фактически масляные помпы из магниевых сплавов использовались в Германии в автомобилях еще перед второй мировой войной.
Примерами применения магния в автомобилях в США являются литые кронштейны для окон и промежуточные блоки, полученные литьем под давлением.
Имеется несколько интересных примеров применения магниевых сплавов в гоночных автомобилях: экспериментальные шасси, кузов автомобиля и литые колеса. В течение пяти лет все автомобили, участвующие в 500-мильных автомобильных гонках Индианополиса, имели магниевые колеса.
Применение магния в гражданских целях

Ряд деталей из магниевых сплавов используется в английских и иностранных мотоциклах и скутерах. Это — картеры, корпусы коробок передач, различные крышки, обтекатели, ступицы колес и тормозные диски.
В некоторых странах были сделаны попытки разработать магниевые сплавы, пригодные для изготовления поршней с тем, чтобы получить в двигателях малые инерционные силы. Успехи в этой области, по-видимому, ограничиваются небольшим по объему использованием в гоночных автомобилях. Некоторые проблемы, связанные с использованием магниевых сплавов в качестве материала поршней, обсуждаются Рэсслером, который исследовал Mg—Th—Mn сплавы.
Приспособления. Легкость и жесткость конструкций из листов магниевых сплавов делает этот металл удобным для изготовления различных приспособлений. В качестве примеров можно привести очень большие грузовики, трайлеры, передвижные трапы (рис. 314), контейнеры, плиты, ручные тележки (рис. 315, 316).
В США нашли успешное применение ручные чемоданы, изготовленные из магниевых сплавов с покрытием из пластмассы (рис. 317).
Машиностроение и инструменты (рис. 318). Основными достоинствами магниевых сплавов, обусловливающими применение их для ручных инструментов и в машиностроении, являются легкость, стабильность размеров, хорошая обрабатываемость и малая инерционность движущихся частей.
Полиграфическая промышленность. Примеры использования магниевых сплавов в полиграфической промышленности иллюстрируются на рис. 319. Достоинством изделий этой отрасли промышленности из магниевых сплавов по сравнению с аналогичными изделиями из других материалов является, как и в предыдущих случаях, малая масса в сочетании с жесткостью. Магниевые сплавы находят также применение для изготовления клише (сплава AZ21).
Применение магния в гражданских целях

Текстильная промышленность. В текстильной промышленности магниевые сплавы используются для изготовления высокоскоростных основных навоев. Показанный на рис. 320 основной навой — литой. Цилиндрическая часть его имеет длину 250 мм, диаметр фланцев 760 мм. Хотя нормальная скорость навоя составляет 3000 оборотов в минуту, он должен останавливаться менее чем за два оборота, если нить обрывается, т. е. для нормальной работы важна малая инерция. Основные навои изготовляют с большой точностью и динамически балансируют. Они приводятся в движение от зубчатых шестерен, также изготовленных из литейных магниевых сплавов. Для текстильной промышленности, кроме того, изготовляется из магниевых сплавов большое количество типов бобин и шпулек.
Оптическая промышленность. Из магниевых сплавов изготавливают различные типы камер и каркасов изделий оптической промышленности.
Применение магния в гражданских целях

Предметы домашнего обихода. Из магниевых сплавов могут быть изготовлены различные предметы домашнего обихода, в которых будут проявляться важнейшие достоинства магниевых сплавов. Это легкие стремянки и удобная мебель (рис. 321, 322). На рис. 323 показан стул, изготовленный из трубок магниевых сплавов. Он весит всего 1,36 кг.
Наибольшее преимущество магния по сравнению с остальными металлами проявляется в случае использования литья под давлением. Высокая производительность, отсутствие прилипания и высокая износоустойчивость инструмента обеспечивают более низкую стоимость изделий из магниевых сплавов. Помимо успешного применения на предприятиях Volkswagen отливок, полученных методом литья под давлением, следует еще упомянуть детали электродвигателей и некоторых других изделий, отлитые также под давлением.
Применение магния в гражданских целях