压铸合金的性能要求

第2章压铸合金（时间：1次课，2学时）第2章压铸合金

压铸合金、压铸模、压铸机是压铸生产的三要素。要获得优质的压铸件除了要求压铸件的结构工艺性合理，压铸模设计合理、制造精确，压铸机性能优良之外，还要有压铸工艺性良好的合金。第2章压铸合金2.1压铸合金性能要求2.2压铸合金2.1压铸合金性能要求并非任何性能的合金都能用来生产压铸件，用于压铸生产的合金其性能有两方面的要求，一是在压铸件成型时有良好的成型工艺性，二是成型后的压铸件能满足产品的使用要求。合金的成型工艺性能是指合金的铸造成型工艺性、切削加工性、焊接性能、电镀性能、热处理性能等。合金的使用性能包括合金的力学性能、物理性能和化学性能。因此，用于压铸生产的合金应具有以下性能：(1) 结晶温度范围小，以防止压铸件产生缩孔和缩松缺陷。(2) 具有良好的流动性，有利于成型结构复杂、表面质量好的压铸件。(3) 线收缩率小，可降低铸件产生热裂的倾向并且易于获得尺寸精度较高的铸件。(4) 高温时有足够的热强度和可塑性，高温脆性和热裂倾向小，防止推出铸件时产生变形和开裂。(5) 在常温下有较高的强度，以适应大型薄壁复杂压铸件的使用要求。(6) 具有良好的加工性能和一定的抗蚀性能。(7) 成型过程中与型壁产生物理-化学反应的倾向小，防止黏模及相互合金化以延长模具寿命。在满足使用性能的前提下，选用压铸合金时尽可能考虑工艺性能优良的合金。目前得到广泛应用的压铸合金是有色金属。黑色金属由于熔点太高，致使压铸模的使用寿命极低，因此，极少采用压铸生产工艺来生产黑色金属铸件。通常有色压铸合金分高熔点压铸合金和低熔点压铸合金两大类。前者有铝合金、镁合金和铜合金，后者有铅合金、锡合金和锌合金。

2.2压铸合金2.2.1铅合金和锡合金2.2.2锌合金2.2.3铝合金2.2.4镁合金2.2.5铜合金2.2压铸合金常用的压铸合金有锌合金、铝合金、镁合金和铜合金。铅、锡合金仅用于少数场合。2.2.1铅合金和锡合金铅合金和锡合金是压铸生产中最早使用的合金，用来制造印刷用铅字。这类合金的特点是比重大、熔点低，铸造和加工性能好，但力学性能不高。适用于力学性能要求不高的各种复杂的小零件，目前很少使用。2.2.2锌合金在压铸发展史中，压铸锌合金曾占有相当重要的地位。锌合金的特点是：熔点低，熔炼、保温均比较容易；对模具热损害小，模具寿命长；铸造工艺性好，可压铸结构复杂的薄壁铸件；与铁的亲合力小，不粘模。锌合金在常温下有良好的力学性能，加工性、焊接性、电镀性均良好。由于锌合金的比重大，因此航空、电子、仪表等工业部门的产品中很少用锌合金压铸件。它抗蚀性能差，容易产生晶间腐蚀，导致发生强度和尺寸变化，严重时铸件会完全碎裂，也就是出现“老化”现象。压铸锌合金的牌号、化学成分、力学性能及用途见表2.1。2.2.2锌合金2.2.3铝合金压铸铝合金的使用性能和工艺性能都优于其他压铸合金，而且来源丰富，所以在各国的压铸生产中都占据极重要的地位，其用量远远超过其他压铸合金。铝合金的特点是：比重小、强度高；铸造性能和切削性能好；耐蚀性、耐磨性、导热性和导电性好。铝和氧的亲和力很强，表面生成一层与铝结合得很牢固的氧化膜，致密而坚固，保护下面的铝不被继续氧化。铝硅系合金在杂质铁含量较低的情况下，粘模倾向严重。铝合金体收缩值大，易在最后凝固处形成大的集中缩孔。用于压铸生产的铝合金主要是铝硅合金、铝镁合金和铝锌合金三种。纯铝铸造性能差，压铸过程易粘模，但因它的导电性好，所以在生产电动机的转子时使用。铝合金中主要合金元素及杂质对其性能影响如下：(1) 硅。硅是大多数铝合金的主要元素。它能改善合金在高温时的流动性，提高合金抗拉强度，但使塑性下降。硅与铝能生成固熔体，它在铝中的溶解度随温度升高而增加，温度577℃时溶解度为1.65%，而室温时仅为0.2%。在硅含量增加到11.6%时，硅与其在铝中的固溶体形成共晶体，提高了合金高温流动性，收缩率减小，无热裂倾向。二元系铝硅合金耐蚀性高、导电性和导热性良好、比重和膨胀系数小。硅能提高铝锌系合金的抗蚀性能。当合金中硅含量超过共晶成分，而铜、铁等杂质又较多时，就会产生游离硅，硅含量越高，产生的游离硅就越多。游离硅的硬度很高，由它们所组成的质点的硬度也很高，加工时刀具磨损厉害，给切削加工带来很大的困难。此外，高硅铝合金对铸铁坩锅熔蚀严重。硅在铝合金中通常以粗针状组织存在，降低合金的力学性能，为此需要进行变质处理。(2) 铜。铜和铝组成固溶体，当温度为548℃时，铜在铝中的溶解度为5.65%，室温时降至0.1%左右。铜含量的增加可提高合金的流动性、抗拉强度和硬度，但降低了耐蚀性和塑性，热裂倾向增大。压铸通常不用铝铜合金，而用铝硅铜合金。铝铝合合金金在高高硅硅铝铝合合金金中中，，铜铜含含量量以以0.8%为为界界限限。。当当含含量量低低于于0.8%时时，，能能提提高高合合金金的的强强度度和和硬硬度度以以及及弹弹性性极极限限；；当当含含量量超超过过0.8%时时则则起起着着相相反反的的作作用用。。含含硅硅量量7%以以下下的的铝铝硅硅合合金金中中加加入入1%～～2%的的铜铜可可提提高高铸铸件件的的表表面面光光洁洁度度。。(3)镁镁。。在在共共晶晶温温度度(449℃℃)下下镁镁在在铝铝中中的的溶溶解解度度可可达达17.4%。。镁镁含含量量高高的的铝铝合合金金是是一一种种坚坚固固的的工工业业铝铝合合金金，，具具有有良良好好的的加加工工性性能能。。含含镁镁8%的的铝铝合合金金，，具具有有优优良良的的耐耐蚀蚀性性，，但但是是铝铝镁镁合合金金的的铸铸造造性性能能很很差差，，在在高高温温下下的的强强度度和和塑塑性性都都较较低低，，冷冷却却时时的的收收缩缩也也大大，，故故容容易易产产生生热热裂裂和和形形成成疏疏松松。。此此外外，，镁镁的的存存在在会会增增加加合合金金在在熔熔炼炼和和保保温温过过程程中中的的氧氧化化倾倾向向。。在高高硅硅铝铝合合金金中中加加入入少少量量(0.2%～～0.3%)的的镁镁可可提提高高合合金金的的强强度度极极限限、、弹弹性性极极限限、、疲疲劳劳极极限限及及硬硬度度，，而而其其塑塑性性降降低低不不多多。。(4)锌锌。。铝铝合合金金中中的的锌锌能能提提高高合合金金的的流流动动性性，，但但在在高高硅硅铝铝合合金金中中，，锌锌使使合合金金的的热热裂裂倾倾向向增增加加，，而而耐耐蚀蚀性性有有所所降降低低，，故故应应严严格格控控制制锌锌含含量量不不超超出出规规定定的的范范围围。。可可是是锌锌含含量量很很高高的的铝铝锌锌合合金金(含含锌锌量量为为9%～～13%)却却具具有有较较好好的的铸铸造造成成型型性性能能和和力力学学性性能能，，其其切切削削性性能能也也比比较较好好。。(5)铁铁。铝铝合金金中含含有少少量的的杂质质铁(0.6%～1.4%)能削削弱铝铝和铁铁的亲亲合力力，从从而降降低铝铝合金金在压压铸过过程中中的粘粘模倾倾向。。从这这一角角度来来说，，杂质质铁的的存在在对压压铸生生产是是有利利的，，所以以铝合合金在在采用用砂型型铸造造工艺艺时铁铁含量量不允允许超超过1%，，而使使用压压铸工工艺时时允许许铁含含量控控制在在1.5%以内内。但但是铝铝合金金中铁铁含量量不能能太高高，因因为铝铝和铁铁会生生成FeAl3、Fe2Al7和和Al-Si-Fe等片片状或或针状状组织织存在在于合合金中中，降降低了了力学学性能能，特特别是是冲击击韧性性和塑塑性。。承受受较大大动载载荷的的零件件铁含含量应应控制制在1%以以内。。(6)锰锰。铝铝合金金中锰锰的存存在能能减少少铁的的有害害影响响，锰锰含量量在0.4%以以下时时还能能增加加塑性性，因因为锰锰能使使合金金中铁铁的片片状或或针状状晶体体组织织变为为细密密的晶晶体形形状，，故一一般铝铝合金金中允允许锰锰含量量不超超过0.5%。。合金金中锰锰含量量高时时会引引起偏偏析。。压铸铝铝合金金的牌牌号、、化学学成分分、力力学性性能及及用途途见表表2.2。。镁镁合合金镁合金金的比比重是是各种种压铸铸合金金中最最小的的(仅仅为1.76～～1.83g/cm3)，是是铝合合金的的2/3左左右。。镁合合金的的强度度高，，屈服服极限限低于于铝合合金，，承受受载荷荷的能能力稍稍差。。但在在承受受冲击击载荷荷时有有较大大的冲冲击韧韧性。。镁合合金在在常温温和低低温下下(-196℃℃)都都有良良好的的力学学性能能。镁镁合金金与铁铁的亲亲合力力小，，故发发生粘粘模现现象较较少，，模具具寿命命长。。铸件件尺寸寸稳定定，且且有良良好的的切削削加工工性能能。镁镁是一一种非非常活活泼的的元素素，易易燃烧烧，镁镁合金金在熔熔炼和和压铸铸过程程中易易被氧氧化，，给生生产带带来较较大的的困难难，并并且镁镁合金金压铸铸件易易产生生缩松松和热热裂缺缺陷，，抗蚀蚀性能能较低低。由于镁镁合金金有以以上的的特点点，故故常用用于重重量要要求轻轻，但但又有有一定定强度度的零零件。。如航航空工工业、、汽车车发动动机零零部件件、室室外移移动设设备的的零部部件以以及在在低温温下工工作的的零件件。当前我我国用用于压压铸的的镁合合金只只有5号铸铸造用用镁合合金，，其化化学成成分及及力学学性能能见表表2.3。。镁镁合合金铜铜合合金铜合金金作为为一种种压铸铸用的的金属属材料料力学学性能能远远远超过过锌合合金、、铝合合金和和镁合合金。。另外外，铜铜合金金抗蚀蚀性能