为什么镁合金电机壳体生产和装配过程要做好温度控制

随着新能源电机壳体镁合金压铸工艺和微弧氧化工艺逐步应用，需考虑热膨胀对尺寸精度和结构稳定性的影响。AZ91D镁合金的热膨胀系数（CTE）是其重要的热物理性能之一，具体数值受温度范围、微观组织及测试方法的影响。镁合金微弧氧化膜的热膨胀系数受多种因素影响，包括膜层成分、结构、制备工艺及基材特性等。由于微弧氧化膜通常由氧化物（如MgO、Al₂O₃、SiO₂等）组成，其热膨胀系数与镁合金基材（约25-26 × 10⁻⁶/K）有显著差异。

一、影响因素：

1.膜层成分：不同氧化物（如MgO、Al₂O₃、SiO₂）的热膨胀系数不同，会影响整体膜层的性能。

2. 膜层结构：多孔或致密结构对热膨胀系数有不同影响。

3. 制备工艺：电解液成分、电流密度、电压等工艺参数会影响膜层特性。

4. 基材特性：镁合金的成分和热处理状态也会对膜层性能产生影响。

因此，为了满足使用需求，因根据实际应用环境和功能要求选择合适的电解液，以及最佳的工艺参数制备氧化膜。

二、典型热膨胀范围：

微弧氧化膜的热膨胀系数通常介于 5-10 × 10⁻⁶/K之间，具体数值取决于膜层成分和结构。如需精确数据，建议使用TMA或高温XRD进行测试。

镁合金AZ91D是一种常用的铸造镁合金（主要成分为约9% Al、1% Zn，余量为Mg），其热膨胀系数（线膨胀系数）与温度范围相关。以下是AZ91D铸态材料试验参考数据：
1、20–100°C温度范围：线膨胀系数：约 26–27 × 10⁻⁶ /K
2、更高温度范围（如100–200°C）：热膨胀系数可能略有升高，达到 28–29 × 10⁻⁶ /K。（即每升高1K，每米长度膨胀约26–27微米）

注意事项
1. 材料状态影响：铸态（as-cast）与热处理态（如T6处理）的热膨胀系数可能略有差异，但差异通常较小。
2. 各向异性：铸造过程中可能产生微观组织不均匀性，导致不同方向的膨胀系数稍有不同（一般工程计算中可忽略）。
3. 对比其他材料：
镁合金的膨胀系数显著高于钢（约11–14 × 10⁻⁶ /K），但低于铝合金（约22–24 × 10⁻⁶ /K）。

(以上具体热膨胀参数来源Deepseek，仅供参考。如果需要更精确的数据，建议查阅具体材料供应商的技术手册或参考《ASM Handbook》等权威资料，或者实际测试验证。）

三、小结：

膜层与基材的热膨胀系数差异可能产生热应力，影响膜层结合力和耐久性。同时，在实际使用过程中，因受温度影响，膜层、封孔材料以及基材之间膨胀系数差异明显，可能会导致氧化膜出现细微裂纹，影响最终产品的耐腐蚀性能。实际应用中需综合考虑膜层与基材的热匹配性。

在我们新能源电机壳体应用镁合金压铸和微弧氧化工艺时，我们生产过程需要注重注意和控制以下几点，以防止影响产品尺寸和功能性能：

1、恒温控制：对于高尺寸精度的电机壳体类产品，需做好加工环境、切削液等的温度控制，避免温度变化过大，影响加工尺寸的稳定性。

另外，测量时产品温度的稳定控制，继需要确认在不同环境中测量时工件温度一致，同时也需要保证恒温时间，以便测量时工件温度达到稳定状态。

2、电机壳体热套定子温度对膜层影响的控制，避免因为温差过大，升温速度过快，镁合金基材与氧化膜层以及封孔材料之间的膨胀速度差异大而导致氧化膜层出现脱落、裂纹等确认影响膜层抗腐蚀能力。

3、当产品还需选择其他表面处理时，比如喷漆、喷粉、环氧喷涂等工艺且与经过高温烘烤固化时，需要做好工艺过程温度对产品尺寸变化的研究，掌握工艺温度等参数对于尺寸影响变化的规律，内部过程前后工序之间的过程控制做好相应调整，以保证最后交付产品符合客户要求。

来源：微信公众号-压铸质量人-强锅