Vlastností, která omezuje aplikaci Mg a jeho slitin a vede spíše k používání slitin Al a plastů, je jeho horší korozní odolnost. Její zlepšení je cílem vývojářů technologií a budoucím klíčovým výstupem, po jehož zvládnutí se očekává expanze používání Mg slitin nejen v automobilovém a leteckém, ale i ve spotřebním průmyslu.
Vzhledem k hlavní charakteristice Mg slitin, kterou je nízká hustota, se Mg nabízí k rozsáhlému používání při snížené hmotnosti a tomu odpovídajících úsporách paliva. Experimentálně získaná data ukazují možnost celkové úspory hmotnosti přibližně 10 %, což vede k úsporám paliva o řádově 20 - 30 % bez drastických změn v konstrukci automobilu. Nové osobní automobily produkují průměrně 150 g/km výfukových plynů. V případě použití Mg slitin může být množství výfukových plynů redukováno na 100 - 120 g/km. Vzhledem k velkému a neustále narůstajícímu počtu automobilů může tedy dojít k výraznému poklesu produkovaného a vypouštěného CO2 výfukovými plyny do atmosféry, což opět bude zmírňovat dopady globálního oteplování (Kjótský protokol). Mg a jeho slitiny jsou nyní ve středu pozornosti vývojářských týmů např. USAMP (the United States Automotive Materials Partnership), které se ve spolupráci s konstruktéry aut snaží vyvinout rodinný automobil se spotřebou nižší než 2,9 l/100 km. Na tomto projektu se podílí vláda USA, konstruktéři aut, univerzity a národní laboratoře.
Australské závody zabývající se výrobou součástí z Mg slitin oznámily založení strategické aliance s Německem - hlavním cílem této aliance je provést potenciální nákladový odhad pro výrobu bloku motoru z Mg slitin, určit vhodný typ Mg slitiny pro blok motoru, otestovat prototypy a zavést tuto technologii do hromadné výroby. Odhad spotřeby pro tuto hromadnou výrobu je 7000 t/rok Mg slitin. Snahou této aliance je vyvinout během příštích deseti let bloky motorů pro řadu osobních automobilů.
Hlavní výhody Mg a jeho slitin před ostatními materiály spočívají v aplikaci technologie tlakového lití. Tato technologie nabízí velké množství ekonomických výhod. Mnohé typy součástí nemohou být s ohledem na materiálové a technologické vlastnosti vyráběny z jiných materiálů či srovnatelnou technologií.
Přestože je technologie tlakového lití v současné době již na vysoké úrovni, jsou neustále snahy tuto technologii zdokonalovat a používat nové typy slitin se speciálními vlastnostmi a nové zdokonalené modifikace, jako např. thixo casting, rheo casting, squeeze casting atp.
Řadu aspektů je naopak ještě nutné zdokonalit: jedná se například o vývoj odpovídajícího nástrojového materiálu pro slitiny s vysokou teplotou tavení nebo zlepšení dokončovacích technik ve výrobě nástrojů pro velké lisovací stroje (přesnost rovinnosti řádově setiny ?m - snížení nebezpečí prostřiku u nástroje). Technologie zpracování Mg slitin je natolik obtížná, že podle současných poznatků je nejlepší pro výrobu členitých výrobků z Mg slitin používat technologii tlakového lití či gravitační lití do pískových či kovových forem.
Mnohé tlakové slévárny jsou si vědomy toho, že Mg slitiny jsou dražší, náchylnější ke korozi a zvyšují bezpečnostní rizika (zejména je důležitá protipožární ochrana). Řada těchto obav je však zveličena. Za účelem ovládnutí dalších trhů a rozšíření používání Mg slitin, a to nejen v oblasti tlakového lití, musí jejich výrobci a zpracovatelé společně s materiálovými inženýry a univerzitami vzdělávat další technickou generaci a technickou veřejnost a zbavovat je mylných představ a mýtů ohledně zpracování Mg slitin.
Jednou z nejefektivnějších cest vzdělávání lidí z praxe a studentů na univerzitách je seznamování s pozitivními výhodami tlakového lití Mg slitin. Nejlepší cestou k tomu je sledovat hlavní ekonomické výhody a porovnat je s ostatními konstrukčními materiály a podobnými technologickými procesy.
Klíčové výhody Mg a jeho slitin
1. Většina Mg slitin má výbornou tekutost a zabíhavost, což je výhodné u tvarově složitých a tenkostěnných odlitků.
2. Mg slitiny mají nižší hodnoty specifického objemového tepla než slitiny Al a Zn, tzn. že odlitky z Mg slitin chladnou rychleji, což umožní zrychlení licího cyklu a tím pádem i snížení opotřebení nástroje.
3. Mg a jeho slitiny se vyznačují velmi nízkou hustotou, tzn. že stejných vtokových podmínek může být dosaženo nižšími tlaky.
4. Fe z nástroje má velmi nízkou rozpustnost v tekutých Mg slitinách, je tedy sníženo nebezpečí tzv. lepení na nástroj (nejčastěji se s tímto jevem setkáváme u Al slitin). 5. Ze všech výše uvedených výhod vyplývá hlavní výhoda - prodloužení životnosti nástroje na dvoj- až trojnásobek v porovnání se slitinami Al.
Další výhody aplikací Mg a jeho slitin
Spojování částí - slévatelnost a rozměrová stabilita Mg slitin dovoluje, aby výrobek byl vyroben jako jednodílný - je to lepší i z hlediska rovnoměrnosti struktury: homogenní konstrukce;zjednodušená konstrukce;vyšší spolehlivost;méně spojů, částí a spojovacích elementů;nízké náklady (odpadají náklady na spojování a montáž);méně odpadů a zmetků;nižší neurčitelné náklady;snazší skladování.
Zjednodušení konstrukce - je možné až do jednoduché skořepiny. To je i jedna z výhod, která může vést k používání silnostěnných Mg částí místo tenkostěnných částí požadujících zvláštní vyztužení: větší robustnost, která prodlouží životnost a sníží počet oprav;větší tuhost;větší objemová kapacita pro stejnou velikost (nejsou potřeba výztužná žebra);menší hmotnost při stejné objemové kapacitě;hladký povrch pro dosažení lepšího vzhledu a aerodynamiky.
Mimořádná rozměrová stabilita - Mg slitiny odlévané technologií tlakového lití projevují stálý a předvídatelný staženinový poměr během tuhnutí a chladnutí. Součásti z Mg slitin jsou vyjímány z nástroje s minimální deformací a minimálními zbytkovými pnutími.
Vysoké výrobní tempo - Mg a jeho slitiny rychle chladnou (nízké specifické teplo), podobně se i s menšími energetickými náklady dosáhne tekutého stavu - ve srovnání se slitinami Al. Záleží na velikosti dílu a typu technologie, obecně však platí, že některé části z Mg slitin mohou být vyrobeny až o 50 % rychleji než stejné součásti z Al slitin.
Prodloužení životnosti nástroje - díky rychlému chladnutí a nízké reaktivitě s Fe nedochází k lepení slitiny na formu a je snížen efekt tepelné únavy a eroze nástroje. Životnost nástroje se rapidně prodlouží (viz výše).
Tyto faktory v kombinaci s faktem, že Mg a jeho slitiny mají pouze dvoutřetinovou hmotnost Al a jeho slitin, vedou k nárůstu používání tlakových odlitků z Mg slitin nejen v automobilovém průmyslu.
V následujících dvou částech našeho seriálu o použití Mg slitin se budeme zabývat porovnáním jejich hlavních ekonomických faktorů se srovnatelnými materiály - tlakově litými slitinami Al a vstřikovanými plasty, dnes pak se slitinami zinku.