压铸成形工艺与模具设计课件：压铸合金 -

压铸合金25十二月2023压铸合金2【本章要点与提示】知识要点目标要求学习方法压铸合金的基本要求熟悉通过多媒体课件中的图片演示，获得对压铸合金的初步认识，在理解的基础上加深记忆。压铸合金的种类及常用压铸合金的特点重点掌握这是本章的重点内容，通过各压铸合金的介绍和资料对比，结合老师讲解，掌握每种压铸合金的用途和特点。压铸合金的选用掌握在理解各压铸合金特点的基础上掌握合理选用合金的方法。25十二月2023压铸合金3【导入案例】压铸合金在压铸件总成本中占有相当大的比重，这不仅因合金本身的成本，而且还因合金种类及其性能影响到压铸模寿命、决定采用的压铸机类型以及所适应的表面修饰方法等等。在压铸生产中，常用的压铸合金为铝合金、锌合金、镁合金和铜合金，最早用于压铸的铅、锡合金现在仅用于个别场合。近年来，黑色金属压铸特别是不锈钢的压铸已有一定的进展，但仍处于初始阶段，在国内用于生产者尚少。(a)

汽车零件(b)

电动工具壳体

试判断图示的压铸件一般适合采用哪类合金压铸。(d)阀类压铸件(e)照相机外壳(c)管件25十二月2023压铸合金4主要内容二三一对压铸合金的要求

压铸合金分类及主要性质

压铸合金的选用25十二月2023压铸合金5一、对压铸合金的要求

性能类别项目内容使用性能力学性能抗拉强度、高温强度、伸长率、硬度物理性能密度、液相线温度、固相线温度、线膨胀率、体膨胀率、比热容、热导率化学性能耐热性、耐蚀性工艺性能铸造工艺性流动性、抗热裂性、模具粘附性切削加工性、焊接性能、电镀性能、热处理性能压铸合金，即压铸件的材料。要获得质量优良的压铸件，除了要有设计合理的零件结构和形状、完善的压铸模、准确的压铸工艺方案和工艺性能优良的压铸机外，还需要有性能优良的压铸合金材料。合金材料的性能包括使用性能和工艺性能两方面，见下表。使用性能是压铸件的使用条件对压铸合金提出的一般要求，包括物理、化学、力学性能等。工艺性能则是从压铸工艺方面对合金材料提出的要求。

25十二月2023压铸合金6一、对压铸合金的要求

根据压铸的工艺特点，用于压铸的合金应具有以下性能：具有足够的高温强度和塑性，且热脆性小，以满足零件的力学性能要求。在过热温度不高时具有较好的流动性，便于填充复杂型腔，以获得表面质量良好的压铸件。结晶温度范围小，防止压铸件产生过多缩孔和疏松。线收缩率和裂纹倾向尽可能小，以免影响压铸件的尺寸精度和产生裂纹。与型腔壁之间产生的物理-化学作用倾向小，以减少粘模和相互合金化。具备良好的可加工性能和耐蚀性，以满足机械加工要求和使用环境要求。25十二月2023压铸合金7二、压铸合金分类及主要性质1.压铸锌合金

1）压铸锌合金的特点熔点低，压铸性能很好，具有填充成形容易、可以压铸形状复杂、薄壁的精密件，铸件表面光滑，尺寸精度高；结晶温度范围小、不易产生疏松；浇注温度较低、模具的使用寿命较长；不易粘附模具型壁，不腐蚀模具；力学性能也较高，特别是抗压和耐磨性都很好；密度大；锌合金铸件能够很好地接受各种表面处理，如电镀（Cr、Ni等）、喷涂、喷漆等。25十二月2023压铸合金8缺点：老化现象尺寸变化----易老化，抗腐蚀性不高。它是锌合金的应用范围受到限制的主要原因。温度低于0℃时．其冲击韧度急剧地降低；温度升高时，力学性能下降，且易发生蠕变。----锌合金在压铸成为铸件后会发生尺寸的收缩，开始收缩速度比较快，到三五天以后，大约完成了2/3后收缩速度减慢，尺寸逐渐趋于稳定。尺寸变化是由于压铸后内部组织的变化、湿空气和高温引起的腐蚀作用的结果。二、压铸合金分类及主要性质1.压铸锌合金

25十二月2023压铸合金9二、压铸合金分类及主要性质1.压铸锌合金

2）合金牌号及代号表示方法

合金代号合金牌号25十二月2023压铸合金10二、压铸合金分类及主要性质1.压铸锌合金

3）技术要求

压铸锌合金化学成分（GB/T13818-2009）

质量分数/%序号合金牌号合金代号主要成分杂质含量（不大于）铝Al铜Cu镁Mg锌Zn铁Fe铅Pb锡Sn镉Cd1YZZnAl4AYX040A3.9～4.3≤0.10.030～0.060余量0.0350.0040.00150.0032YZZnAl4BYX040B3.9～4.3≤0.10.010～0.020余量0.0750.0030.00100.0023YZZnAl4Cu1YX0413.9～4.30.7～1.10.030～0.060余量0.0350.0040.00150.0034YZZnAl4Cu3YX0433.9～4.32.7～3.30.025～0.050余量0.0350.0040.00150.0035YZZnAl8Cu1YX0818.2～8.80.9～1.30.020～0.030余量0.0350.0050.00500.0026YZZnAl11Cu1YX11110.8～11.50.5～1.20.020～0.030余量0.0500.0050.00500.0027YZZnAl27Cu2YX27225.5～28.02.0～2.50.012～0.020余量0.0700.0050.00500.002注：YZZnAl4B的Ni含量为0.005～0.02025十二月2023压铸合金11二、压铸合金分类及主要性质1.压铸锌合金

压铸锌合金中主要元素的作用

元素含量变化对铸造性能的影响对力学性能的影响对抗蚀性能的影响对其他性能的影响Al>4.5%—冲击韧度下降，其他性能变化不大——>5%—力学性能下降，合金变脆易发生晶间腐蚀—<3.5%流动性降低，热裂和收缩量增加———Cu提高到1.25%—强度和硬度都有所提高可减少晶间腐蚀—>4%—冲击韧度下降由于铝，产生晶间腐蚀—Fe存在—力学性能下降抗蚀性能下降生成Fe-Al化合物、恶化切削性能Pb/Sn/Cd万分之几—强度下降产生晶间腐蚀体积和尺寸发生变化25十二月2023压铸合金12二、压铸合金分类及主要性质1.压铸锌合金

锌合金牌号对照表

中国，合金代号YX040AYX040BYX041YX043YX081YX111YX272北美商业标准（NADCA）No.3No.7No.5No.2ZA-8ZA-12ZA-27美国材料试验学会（ASTM）AG-40AAG-40BAG-41A25十二月2023压铸合金13二、压铸合金分类及主要性质1.压铸锌合金

4）压铸锌合金的应用

用锌合金压铸的产品，具有优良的表面质量，目前已广泛用于制造玩具、餐具、锁具、五金装饰件、电气与电子铸件、浴室配件、汽车零配件、拉链、金属扣、表壳、风扇、生活用品、家用电器、照相器材、音响、机电产品及零件。合金牌号合金代号特点用途YZZnAl4YX040熔点低，模具寿命长；铸造工艺性好，可压铸特别复杂的薄壁件；不宜粘模，具有良好的常温性能；焊接和电镀性能良好；密度大；抗蚀性差；锌对有害杂质的作用极为敏感，必须采用纯度高的原材料进行熔制，并对合金严格管理。尺寸稳定的合金，用于高精度零件YZZnAl4Cu1YX041中强度合金，用于镀铬及不镀铬的各种零件YZZnAl4Cu3YX043高强度合金，用于镀铬的各种小型薄壁零件25十二月2023压铸合金14二、压铸合金分类及主要性质1.压铸锌合金

4）压铸锌合金的应用

25十二月2023压铸合金15二、压铸合金分类及主要性质2.压铸铝合金

1）压铸铝合金的特点

密度较锌合金小，比强度大(σb/ρ=9~15)，高温力学性能也很好，在低温下工作时，同样保持良好的力学性能（尤其是韧性）；具有良好的耐蚀性，在高温工作时，仍有良好的抗蚀性和抗氧化性能；铝合金的导电性和导热性都很好，并具有良好切削性能；铝有较大的比热容和凝固潜热，大部分的铸铝合合均有较小的结晶温度间隔；线收缩率较小，具有良好的填充性能、较小的热裂倾向。铝合金具有良好的压铸性能：25十二月2023压铸合金16二、压铸合金分类及主要性质2.压铸铝合金

2）合金牌号及代号表示方法合金牌号

合金代号25十二月2023压铸合金17二、压铸合金分类及主要性质2.压铸铝合金

3）技术要求

压铸铝合金的化学成分（GB/T15115-2009）

序号合金牌号合金代号化学成分(质量分数)/%硅Si铜Cu锰Mn镁Mg铁Fe镍Ni钛Ti锌Zn铅Pb锡Sn铝Al1YZAlSI10MgYL1019.0~10.0≤0.6≤0.350.45~0.65≤1.0≤0.50—≤0.40≤0.10≤0.15余量2YZAlSi12YL10210.0~13.0≤1.0≤0.35≤0.10≤1.0≤0.50—≤0.40­≤0.10≤0.15余量3YZAlSi10YL1048.0~10.5≤0.30.2~0.50.30~0.500.5~0.8≤0.10—≤0.30­≤0.05≤0.01余量4YZAlSi9Cu4YL1127.5~9.53.0~4.0≤0.50≤0.10≤1.0≤0.50—≤2.90≤0.10≤0.15余量5YZAlSi11Cu3YL1139.5~11.52.0~3.0≤0.50≤0.10≤1.0≤0.30—≤2.90≤0.10—余量6YZAlSi17Cu5MgYL11716.0~18.04.0~5.0≤0.500.50~0.70≤1.0≤0.10≤0.20≤1.40­­­≤0.10—余量7YZAlMg5Si1YL302≤0.35≤0.25≤0.357.60~8.60≤1.1≤0.15—≤0.15≤0.10≤0.15余量25十二月2023压铸合金18元素对合金的作用或影响硅可显著改善合金的流动性，抑制高温脆性。铜可以提高流动性、抗拉强度和硬度，改善切削性能和减少粘模的倾向，但降低了合金的伸长率和耐蚀性，热裂倾向增大。镁可改善合金的流动性，减少粘模倾向，但收缩却增大。高硅铝合金中加入少量镁，可以提高强度极限、弹性极限、疲劳极限和硬度。锌提高流动性；对于含铜和硅的铝合金，添加锌有助于改善力学性能。铁铁能减少粘模倾向，易于压铸。但铁量太多时，形成片状或针状组织存在于合金中，使合金铸造性能变坏，降低力学性能。镍增加合金的强度和硬度，减少含铁量多时所产生的不良影响。锡改善切削性能，但会降低强度和耐蚀性，助长高温脆性。合金元素对压铸铝合金性能的影响二、压铸合金分类及主要性质25十二月2023压铸合金19国内外主要压铸铝合金代号对照表二、压铸合金分类及主要性质合金系列中国GB/T15115-2009美国ASTMB

179-06日本JISH2118:2006欧洲EN1676:1997Al-SiYL102A413.1AD1.1ENAB-47100Al-Si-MgYL101A360.1AD3.1ENAB-43400YL104360.2——Al-Si-CuYL112A380.1AD10.1ENAB-46200YL113383.1AD12.1ENAB-46100Al-MgYL117B390.1AD14.1—YL302518.1——25十二月2023压铸合金20

压铸铝合金的性能及其他特性表二、压铸合金分类及主要性质合金牌号YZAlSI10MgYZAlSi12YZAlSi10YZAlSi9Cu4YZAlSi11Cu3YZAlSi17Cu5MgYZAlMg5Si1合金代号YL101YL102YL104YL112YL113YL117YL302抗热裂性1112145致密性2122245充型能力3132115不粘型性2111225耐湿性2214331加工性3433251抛光性3533351电镀性2321135阳极处理3533351氧化保护层3334451高温强度1313234注：1表示最佳，5表示最差25十二月2023压铸合金21饮料容器；建筑材料；航空航天工业；地面运输工业；造船及发动机；电气和电子学材料；热交换器轻高比强度高电（热）导率好的耐蚀特性无磁性无毒低熔点，易溶化和易铸造机械加工性好成本低二、压铸合金分类及主要性质2.压铸铝合金

4）压铸铝合金的应用

25十二月2023压铸合金22二、压铸合金分类及主要性质压铸铝合金特点及应用举例

代号合金特点应用举例YL102具有较好的抗热裂性能和很好的气密性，以及很好的流动性，不能热处理强化，抗拉强度低用于承受低负荷、形状复杂的薄壁铸件，如各种仪表壳体、汽车机匣、牙科设备、活塞等YL101较好的抗腐蚀性能，较高的冲击韧性和屈服强度，但铸造性能稍差汽车车轮罩、摩托车曲轴箱、自行车车轮、船外机螺旋桨等YL104YL112具有好的铸造性能和力学性能，很好的流动性、气密性和抗热裂性，较好的切削加工性、抛光性常用作齿轮箱、空冷气缸头、发报机机座、割草机罩子、气动刹车、汽车发动机零件，摩托车缓冲器、发动机零件及箱体，农机具用箱体、缸盖和缸体，3C产品壳体，电动工具、缝纫机零件、渔具、煤气用具、电梯零件等。YL112的典型用途为带轮、活塞和气缸头等YL113具有特别好的流动性、中等的气密性和好的抗热裂性，特别是具有高的耐磨性和低的热膨胀系数主要用于发动机机体、刹车块、带轮、泵和其他要求耐磨的零件YL117YL302耐蚀性能强，冲击韧性高，伸长率差，铸造性能差汽车变速器的油泵壳体，摩托车的衬垫和车架的联结器，农机具的连杆、船外机螺旋桨、钓鱼竿及其卷线筒等零件25十二月2023压铸合金23汽车上的应用二、压铸合金分类及主要性质25十二月2023压铸合金24摩托车上的应用二、压铸合金分类及主要性质25十二月2023压铸合金25电动工具上的应用二、压铸合金分类及主要性质25十二月2023压铸合金261）镁合金的特点

镁合金是最轻的金属结构材料，纯镁密度为1.74g/cm3，镁合金密度为1.75～1.90g/cm3，故它有很高的比强度，在铸造材料中仅次于铸钛合金和高强度结构钢。3.压铸镁合金二、压铸合金分类及主要性质

镁合金具有明显的性能优势：比强度和比刚度高；导热导电性能好；电磁屏蔽能力强；良好的压铸成型性能、阻尼性能、减振性能及切削加工性能；回收利用率高；被誉为21世纪的绿色工程材料.

25十二月2023压铸合金27镁合金的优点质轻，其密度是铝的2/3、钢的1/4，比强度和比刚度高;具有优良的阻尼减振性能，疲劳强度比铝合金高;受冲击载荷时，所吸收的能量比铝合金大一半以上;具有熔点低、凝固快、凝固收缩小、不腐蚀钢质模具等特点；易于回收和切削加工;具有良好的电磁屏蔽性能、导热导电性能;镁含金具有优良的脱模性能，在压铸时，与铁的亲和力小，即使采用较小的出模斜度也不会出现粘模现象。二、压铸合金分类及主要性质25十二月2023压铸合金28镁与氧的化学亲和力很大，且表面生成的氧化镁膜是不致密的，故氧化剧烈很易燃烧。因此镁的熔炼和铸造均需采用专门的防护措施。铸镁合金的结晶温度间隔一般都比较大，组织中的共晶体量也较少，体收缩和线收缩均较大，镁合金压铸时，易产生缩松和热裂。镁的标准电极电位较低，其表面形成的氧化膜是不致密的，因而抗蚀性较低，故镁铸件常需进行表面氧化处理和涂漆保护。镁合金的缺点二、压铸合金分类及主要性质25十二月2023压铸合金29二、压铸合金分类及主要性质3.压铸镁合金

2）合金牌号及代号表示方法合金牌号

合金代号

25十二月2023压铸合金30镁作为一种迅速崛起的工程金属材料，每年以15％的速率保持快速增长。以镁合金压铸件为例，根据国际镁协会的估计，1991年，在全球镁合金压铸件中，镁的应用已达到2.4万吨。此后每年以15％—20％的速率稳步增长，及至1997年，已达6.4万吨。2000年突破10万吨大关。到2008年，增加到24万吨规模，其中80％是汽车工业的应用。3）应用范围二、压铸合金分类及主要性质3.压铸镁合金

25十二月2023压铸合金31

镁合金进气歧管奔驰镁合金坐椅框架

镁合金轮毂镁合金车架镁合金在道路交通工具上的应用二、压铸合金分类及主要性质25十二月2023压铸合金32移动电话壳体摄象机壳体手锯壳体镁合金在3C产品和手动工具上的应用摄象机壳体摄象机壳体移动电话壳体手锯壳体二、压铸合金分类及主要性质25十二月2023压铸合金33镁合金照相机外壳镁合金手机外壳二、压铸合金分类及主要性质25十二月2023压铸合金34铜合金的密度大、熔点高，价格较贵；力学性能高，其绝对值超过锌、铝和镁等合金；铜合金在大气中及海水中都有良好的抗蚀性能；具有小的摩擦因数，耐磨性也很好；疲劳极限和导热性都很高；线膨胀系数较小；铜合金的导电性能好，并且具有抗磁性能。四、铜合金二、压铸合金分类及主要性质1）压铸铜合金的特点

25十二月2023压铸合金35铜合金的应用结构四、铜合金二、压铸合金分类及主要性质2）压铸铜合金的应用

25十二月2023压铸合金36应用广泛，在我国有色金属材料的消费中仅次于铝。

铜在电气、电子工业中应用最广、用量最大，占总消费量一半以上。用于各种电缆和导线，电机和变压器的绕阻，开关以及印刷线路板等。在机械和运输车辆制造中，用于制造工业阀门和配件、仪表、滑动轴承、模具、热交换器和泵等。在化学工业中，应用于制造真空器、蒸馏锅、酿造锅等。在国防工业中用以制造子弹、炮弹、枪炮零件等，每生产100万发子弹，需用铜13--14吨。在建筑工业中，用做各种管道、管道配件、装饰器件等。二、压铸合金分类及主要性质25十二月2023压铸合金37应用实例（1）铜合金轴承铜合金管件水咀本体水龙头二、压铸合金分类及主要性质25十二月2023压铸合金38应用实例（2）二、压铸合金分类及主要性质

25十二月2023压铸合金395.铅合金和锡合金

Pb合金和Sn合金是压铸生产中最先使用的合金。但由于其力学性能不高，这类合金的年产量很低。

用加有锑（Sb）和铜的锡基合金能制造出精度很高的压铸件-----制造煤气表和水表中数码齿轮的理想材料，-----制造复杂的电气仪表小零件。目前，在专门的高速压铸机（热压室）上仍在继续进行印刷铅字的小规模生产。合金的密度大，抗腐蚀性好，