基礎篇：3.3.2）壓鑄件-材料選擇

 本章目的：瞭解壓鑄件經常使用材料和牌號。

 

1.經常使用壓鑄材料介紹

產品設計工程師在選擇壓鑄材料時,應當根據產品的使用性能、工藝性能、生產條件、經濟性以及壓鑄材料的特色等各類因素,合理選擇正確的壓鑄材料。經常使用的壓鑄材料包括鋁合金、鋅合金和鎂合金等。

2.鋁合金

鋁合金是目前應用最多的壓鑄材料,普遍應用於汽車工業、摩托車工業、航空航天等

鋁合金的特色以下

1)鋁合金的密度較小,僅爲鐵、銅、鋅的1/3左右,比強度和比剛度高是其突出優勢。

2)鋁合金具備良好的導電、導熱性能。

3)鋁合金抗氧化腐蝕性能好。在空氣中,鋁的表面容易生成一層緻密的三氧化二硫氧化膜,能阻止進一步被氧化。

4)鋁合金具備良好的壓鑄性能。鋁合金壓鑄工藝簡單,成形及切削加工性能良好,具備較高的力學性能及耐蝕性,是代替鋼鐵鑄件最具潛力的合金。

5)鋁合金的高溫力學性能很好,在低溫下工做時一樣保持良好的力學性能。

6)鋁合金的缺點是容易在最後凝固處產生大的集中縮孔。此外,鋁合金與鐵有很強的親和力,易粘模,應在冷室壓鑄機上壓鑄。

鋁合金的應用見表5-1。

3.鋅合金

鋅合金的特色以下:

1)鋅合金具備優良的鑄造性能、力學性能、韌性,在傳統的機械件、五金件、鎖具、玩具等行業中應用很廣。

2)鋅合金具備優良的電和熱傳導性能,良好的振動阻尼特性、良好的電磁屏蔽性能,在電子、電信、家電產品中的應用不斷增加。

3)鋅合金是一種通用、可靠、低成本的材料,易於壓鑄生產。鋅合金具備良好的壓鑄性能,所以更容易壓鑄形狀複雜、薄壁、尺寸精度高的產品。因爲鋅合金的薄壁鑄造性能,可實現產品輕量化和下降成本的要求。

4)與鋁合金和鎂合金相比,鋅合金具備較高的抗拉強度、屈服強度、衝擊韌度和硬度、較好的伸長率。

5)鋅合金壓鑄件表面很是光滑,可不做表面處理直接使用,同時也比較容易進行各類表面處理,如拋光、電鍍、噴塗等,以得到更佳的表面質量。

6)鋅合金熔點低,在385℃熔化,相比於鋁合金和鎂合金,鋅合金最容易壓鑄成形。

7)抗腐蝕性差。當鋅合金成分中雜質元素鉛、鎘、錫超過標準時,將會逐漸老化而發生變形,表現爲體積脹大,力學性能(特別是塑性)顯著降低,時間長了就會破裂。

8)時效性。使用時間過長,鋅合金壓鑄件的形狀和尺寸會稍有變化。

9)鋅合金不宜在高溫和低溫的工做環境下使用。鋅合金在常溫下具備良好的力學性能,但在高溫下抗拉強度和低溫下衝擊性能都顯著降低。鋅合金容易老化,這是鋅合金的應用範圍受到限制的主要緣由。鋅合金的工做溫度範圍較窄,溫度低於-10℃時,其衝擊韌度急劇下降。溫度升高時,力學性能降低,且易發生蠕變,所以,受力零件的溫度通常不超過l00℃。嚴格控制鋅合金原材料的純度和熔鍊工藝過程,在鋅合金中添加少許的Mg和適量的Cu,能夠減輕或消除老化現象及改善切削加工性能。

鋅合金的應用主要分爲兩大類,見表5-2。

 

4.鎂合金

鎂合金的特色以下

1)鎂合金被稱爲「21世紀的綠色工程材料」,其密度爲鋁合金的2/3,鋼鐵的1/4,但比強度和比剛度均優於鋁合金和鋼鐵,遠遠高於工程塑料,是一種優良的、輕質的結構材料。

2)鎂合金具備良好的能量吸取及振動吸取特性,用於產品外殼能夠減小噪聲傳遞,用於運動零部件可吸取振動,延長零件使用壽命。

3)具備良好的電磁屏蔽性,能夠提供電子產品的防電磁輻射性。（金屬的電磁屏蔽都不錯）

4)剛性好,耐衝擊。

5)延展性好,易成形,可以使產品設計具備靈活性,提高產品檔次。

6)鎂合金熔點低,使得低溫變形小,尺寸精度高,有利於一次開模成形;與鐵的親和力小,對模具的粘附現象小,有利於提升生產率和模具壽命;並且鎂合金良好的流動性能有利於複雜件和細小件的生產。

7)機械加工性能最好,所需切削力小、切削效果好、刀具使用壽命長。

8)散熱性良好,僅次於鋁合金。

9)尺寸穩定性好,環境溫度和時間變化對尺寸的影響小。

10)可100%再生。

11)鎂合金在空氣中易氧化,鎂合金壓鑄件成形後必須通過表面處理,提升耐腐蝕性,改善零件表面質量。經常使用的表面處理包括電鍍、噴塗、陽極氧化等。同時鎂合金有高溫脆性大、熱裂傾向大的缺點。

鎂合金的典型應用見表5-3。

5.經常使用壓鑄材料特色歸納

各類金屬的壓鑄時的特色以下：
鋅：最容易壓鑄的金屬，製造小型部件時很經濟，容易鍍膜，抗壓強度、塑性高，鑄造壽命長。
鋁：質量輕、製造複雜和薄壁鑄件時尺寸穩定性高，耐腐蝕性強，機械性能好，高導熱以及導電性，高溫下強度依然很高。
鎂：易於進行機械加工，強度重量比高，經常使用壓鑄金屬中最輕。
銅：硬度高，耐腐蝕性強，經常使用壓鑄金屬中機械性能最好，抗磨損，強度接近鋼鐵。
鉛和錫：密度高，尺寸精度極高，可用做特殊防腐蝕部件。出於公共衛生方面的考慮，這種合金不能用做食品加工、儲存設備。鉛錫銻的合金（有時也含一點銅）能夠用來製造凸版印刷中的手工鉛字以及燙金。
使用鋁、銅、鎂和鋅進行壓鑄的質量上限分別爲70磅（32千克）、10磅（4.5千克）、44磅（20千克）以及75磅（34千克）。

6.壓鑄件的經常使用材料牌號

經常使用的壓鑄鋁合金通常有：ADC12，YL113,YL102,A380,A360等
經常使用的壓鑄鋅合金通常有：3#Zn；

目前，珠江三角洲地區廣泛用的鋁合金是ADC12，它的壓鑄成型性，切削性，機械性能等各方面都有較好的表現。