Met de wijdverbreide toepassing van magnesiumlegeringen in de automobielindustrie en op andere terreinen, staat hun spuitgiettechnologie voor tal van uitdagingen. Hoewel traditionele spuitgietmethoden aan bepaalde productiebehoeften kunnen voldoen, beperken problemen zoals porositeit en vervorming de prestaties en het toepassingsbereik van spuitgietstukken van magnesiumlegeringen. Om deze tekortkomingen te overwinnen hebben onderzoekers de afgelopen twintig jaar voortdurend nieuwe spuitgiettechnologieën onderzocht, zoals zuurstof-gevuld spuitgieten, semi-reologisch of thixotroop spuitgieten van massief metaal, persgieten en vacuümspuitgieten. Deze nieuwe technologieën hebben de intrinsieke kwaliteit en mechanische eigenschappen van spuitgietstukken van magnesiumlegeringen tot op zekere hoogte verbeterd, waardoor hun toepassingsgebieden zijn uitgebreid. De technologie voor vacuümspuitgieten heeft onder meer aanzienlijke resultaten geboekt bij het elimineren van porositeit en het oplossen van gassen, en is met succes toegepast op spuitgietmachines met koude kamer en spuitgietmachines met warme kamer om hoogwaardige- autowielnaven en stuurwielonderdelen van magnesiumlegeringen te produceren.
Met zuurstof-gevuld spuitgieten, ook wel bekend als niet-poreus spuitgieten, is een innovatieve spuitgiettechnologie. Voordat het gesmolten metaal de vormholte vult, vervangt het de bestaande lucht door zuurstof of andere reactieve gassen in de holte te injecteren. Tijdens het vulproces met gesmolten metaal reageren deze actieve gassen met het gesmolten metaal, waardoor kleine metaaloxidedeeltjes ontstaan. Deze deeltjes worden gelijkmatig verdeeld over het spuitgieten, waardoor gas in het spuitgieten effectief wordt geëlimineerd. Met deze technologie kan het spuitgietwerk worden versterkt door middel van een warmtebehandeling, waardoor de mechanische eigenschappen ervan worden verbeterd. Japan Light Metals Co., Ltd. heeft deze technologie met succes toegepast om een AZ91 magnesiumlegering integrale magnetische hoofdsteun te produceren, waardoor het gewicht van de steun aanzienlijk wordt verminderd en aanzienlijke economische voordelen worden behaald. Daarnaast heeft het bedrijf ook AM60-wielen voor auto's en motorfietsen van magnesiumlegering in massa geproduceerd, die 15% lichter zijn dan aluminium wielen. Het is de moeite waard te vermelden dat na versteviging door warmtebehandeling de mechanische eigenschappen van met zuurstof-gevulde-gegoten onderdelen van magnesiumlegeringen niet alleen superieur zijn aan die van gewone spuitgietstukken en zwaartekrachtgietstukken, maar dat gewone gietstukken van magnesiumlegeringen ook gevoelig zijn voor vervorming tijdens de warmtebehandeling, waardoor het testen van de mechanische eigenschappen onmogelijk wordt. Dit is een groot voordeel van zuurstof-gevuld spuitgieten.
Semi{0}}solide reologische spuitgiettechnologie heeft veel voordelen, waaronder een soepel vulproces zonder spatten van metaal, minimaal oxidatieverlies van gesmolten metaal, energiebesparing en milieubescherming, veilige werking en het vermogen om porositeitsdefecten in het gietstuk effectief te verminderen. Wanneer de AZ91D-magnesiumlegering met een vaste fractie van 40%-50% semi-vast reologisch gegoten is-gegoten op een matrijs-gietmachine in een koude kamer, kunnen porositeitsdefecten met succes worden geëlimineerd, wat resulteert in een hoge treksterkte van 140-200 MPa. Het is vermeldenswaard dat Dow Chemical in de Verenigde Staten met succes de semi-vaste gietmethode-voor magnesiumlegeringen op de markt heeft gebracht en drie basispatenten heeft gekregen. Hun tweede-generatie semi-massieve spuitgietapparatuur-, gelanceerd in 1991, maakte op innovatieve wijze gebruik van een spiraalinjectiemechanisme met een elektrisch verwarmingsapparaat, terwijl een vergrendelingsmechanisme werd gehandhaafd dat vergelijkbaar was met dat van gewone spuitgietmachines-. Via dit mechanisme wordt de korrelige magnesiumlegering efficiënt spiraalvormig getransporteerd naar een door argon-beschermde temperatuur-gecontroleerde verwarmingszone, waar het nauwkeurig wordt verwarmd en in een half-vaste toestand wordt gescheurd bij temperaturen tot 580 graden, voordat het de hogesnelheidsinjectiezone binnengaat. De injectiesnelheid bedraagt circa 318 m/s, de caviteitsdruk wordt op 34-41 MPa gehouden en kan zelfs maximaal 136 MPa bereiken, waarbij de gehele cyclus slechts 20 seconden duurt. Vergeleken met de hoge gemiddelde porositeit van 215% -310% bij conventionele spuitgietstukken, vertonen halfvaste spuitgietstukken een aanzienlijk lagere porositeit, variërend van slechts 14% -118%.
Bovendien vermindert deze technologie effectief de krimp in de mal, waardoor sommige gietstukken zelfs een trekhoek van nul kunnen gebruiken, waardoor de weerstand tegen ontvormen aanzienlijk wordt verminderd en de maatnauwkeurigheid wordt verbeterd. Tot de momenteel met succes geproduceerde half-massieve gietstukken van magnesiumlegeringen behoren transmissiebehuizingen en ontstekingsbehuizingen voor auto's, allemaal gemaakt van een AZ91D-legering.
Bovendien hebben composietmaterialen op basis van magnesiumlegeringen-, zoals met siliciumcarbidedeeltjes-versterkte composieten, jarenlang onderzoek en ontwikkeling ondergaan. Hoewel ze nog niet volledig commercieel toepasbaar zijn op het gebied van spuitgieten, zijn gietstukken zoals waaiers, fietscranks en cilindervoeringen voor auto's met succes vervaardigd met behulp van zandgiet- en precisiegietmethoden. Een verdere trend is om deze composietmaterialen te combineren met semi-vaste giettechnologie om hun toepassingen in spuitgieten en persgieten verder uit te breiden.
Momenteel zijn er wereldwijd talloze experimentele onderzoeken uitgevoerd naar de relatie tussen procesparameters en mechanische eigenschappen van gegoten magnesiumlegeringen. Onderzoek naar de impact van spuitgietprocessen op de microstructuur blijft echter relatief schaars. Daarom is een diepgaande verkenning van de kwantitatieve invloed van spuitgietprocessen op de microstructuur en eigenschappen van magnesiumlegeringen, en op basis hiervan de voorspelling van de prestaties van gevormde onderdelen uit magnesiumlegeringen, ongetwijfeld een fundamentele onderzoeksinspanning met een groot potentieel en een grote praktische toepassingswaarde.
