镁合金PDA外壳锻件之研究与开发

镁合金材料因其具有密度小(约为铝的2/3，钢的1/4，钛的1/3)，散热佳与防EMI等之特性，使用于电子产品，诸如手机，笔记型电脑及携带式之电子书等等之薄外壳件，具轻量化与维护人体健康之优点，有市场上之卖点，因此，近两年来在世界上掀起研究开发之热潮。而镁合金之锻造在日本精锻工公司发表所谓之Press Forging制程，进行MD外壳之冲锻成形后，在国内外之锻造业界也掀起镁合金薄壳件之开发热潮。但是镁合金之锻造就冶金性质而言，材料结构为HCP，成形性不好，必须进行高温成形，但其组织内又存在共晶相，锻造温度不能太高，否则会造成共晶相液化，使产品品质劣化，故其锻造温度范围窄，除此之外，锻造速度亦不能过快，否则塑性变形所产生之热量，亦会造成温度过高；就物理特性而言，其散热性佳，即易造成温降，使成形性劣化；就制程作业而言，由于外壳件之厚度薄，外形复杂，除有补强之肋骨设计外，还有扣接或固锁之机构设计与外观之设计，故工程道次多，锻造时脱模不易或顶出时易造成工件变形，此外，boss成形时易造成吸穿(suck through)之缺陷；在模具设计上，若产品有倒钩或内凸之扣接设计时，则需要采用复动化模具，才能确保工件脱模顺利。因此，就其锻制上之困难点可归纳为以下几点：

锻造温度控制不易
成形工程道次多
模具设计复杂(产品有扣接设计时)
工件易产生缺陷
工件厚度易不均
模具易于破裂

除此之外，在锻造制程中还要注意润滑之方式与润滑剂之使用。整体而言，镁合金外壳件之锻造并非易事。

以下为本校与宝一科技公司合作共同开发之镁合金PDA外壳锻件之例子。研究内容如下：

制程设计： 下料→加热→润滑→预成形→加热→润滑→粗锻→加热→润滑→ 完成锻→冲孔→修边→弯曲→喷砂
制程参数：材料： AZ31B*2.3mm板料。锻造温度：320℃~370℃。模具温度：150℃~200℃。润滑剂：石墨
模具设计：复动化模具
设备：650 ton 肘节式锻机
锻造负荷：200~400 ton

下图为经机械加工过锻件与完成锻复动模具外观。锻件外观显示扣接部之倒钩直接成形，boss成形后没有流穿之缺陷，内壁之凸起部与阶梯部亦直接成形，锻件厚度为0.7mm~0.9mm。本工件外观虽大致已成形出来，但是在导入量产时尚仍有诸多制程参数与制程安排之问题待进一步深入研究探讨，此亦为国内厂家在进行镁合金锻造时所需突破与克服之问题点。