鎂合金PDA外殼鍛件之研究與開發

鎂合金材料因其具有密度小(約為鋁的2/3，鋼的1/4，鈦的1/3)，散熱佳與防EMI等之特性，使用于電子產品，諸如手機，筆記型電腦及攜帶式之電子書等等之薄外殼件，具輕量化與維護人體健康之優點，有市場上之賣點，因此，近兩年來在世界上掀起研究開發之熱潮。而鎂合金之鍛造在日本精鍛工公司發表所謂之Press Forging制程，進行MD外殼之沖鍛成形后，在國內外之鍛造業界也掀起鎂合金薄殼件之開發熱潮。但是鎂合金之鍛造就冶金性質而言，材料結構為HCP，成形性不好，必須進行高溫成形，但其組織內又存在共晶相，鍛造溫度不能太高，否則會造成共晶相液化，使產品品質劣化，故其鍛造溫度范圍窄，除此之外，鍛造速度亦不能過快，否則塑性變形所產生之熱量，亦會造成溫度過高；就物理特性而言，其散熱性佳，即易造成溫降，使成形性劣化；就制程作業而言，由于外殼件之厚度薄，外形復雜，除有補強之肋骨設計外，還有扣接或固鎖之機構設計與外觀之設計，故工程道次多，鍛造時脫模不易或頂出時易造成工件變形，此外，boss成形時易造成吸穿(suck through)之缺陷；在模具設計上，若產品有倒鉤或內凸之扣接設計時，則需要采用復動化模具，才能確保工件脫模順利。因此，就其鍛制上之困難點可歸納為以下幾點：
??? 鍛造溫度控制不易
??? 成形工程道次多
??? 模具設計復雜(產品有扣接設計時)
??? 工件易產生缺陷
??? 工件厚度易不均
??? 模具易于破裂
??? 除此之外，在鍛造制程中還要注意潤滑之方式與潤滑劑之使用。整體而言，鎂合金外殼件之鍛造并非易事。
??? 以下為本校與寶一科技公司合作共同開發之鎂合金PDA外殼鍛件之例子。研究內容如下：
??? 制程設計： 下料→加熱→潤滑→預成形→加熱→潤滑→粗鍛→加熱→潤滑→ 完成鍛→沖孔→修邊→彎曲→噴砂
??? 制程參數：材料： AZ31B*2.3mm板料。鍛造溫度：320℃~370℃。模具溫度：150℃~200℃。潤滑劑：石墨
??? 模具設計：復動化模具
??? 設備：650 ton 肘節式鍛機
??? 鍛造負荷：200~400 ton
??? 下圖為經機械加工過鍛件與完成鍛復動模具外觀。鍛件外觀顯示扣接部之倒鉤直接成形，boss成形后沒有流穿之缺陷，內壁之凸起部與階梯部亦直接成形，鍛件厚度為0.7mm~0.9mm。本工件外觀雖大致已成形出來，但是在導入量產時尚仍有諸多制程參數與制程安排之問題待進一步深入研究探討，此亦為國內廠家在進行鎂合金鍛造時所需突破與克服之問題點。