第二章壓鑄合金

第二章壓鑄合金1第一頁，共四十頁，2022年，8月28日第一節(jié)壓鑄合金的要求和種類第二節(jié)常用壓鑄合金第三節(jié)壓鑄合金的選擇第四節(jié)壓鑄合金的熔煉第二頁，共四十頁，2022年，8月28日1)良好的流動性；2)熱裂傾向和線收縮率小，避免壓鑄時產(chǎn)生熱裂；3)共晶成分合金或結(jié)晶溫度范圍小的合金，防止產(chǎn)生縮孔和縮松，以獲得質(zhì)量良好的鑄件；基本要求第一節(jié)壓鑄合金的要求和種類第三頁，共四十頁，2022年，8月28日4)一定的高溫強度；5)在常溫下有較高強度；6)熔點較低，有利于延長壓鑄模使用壽命，減少粘模和相互合金化；7)良好的加工性能和一定的抗蝕性。第四頁，共四十頁，2022年，8月28日種類鑄造鐵合金非鐵合金鑄鐵類鑄鋼類灰鑄鐵可鍛鑄鐵球墨鑄鐵碳鋼不銹鋼合金鋼熔點高、易氧化和開裂，且模具壽命低，因此鐵合金鑄件的壓鑄生產(chǎn)還不普遍低熔點合金高熔點合金鉛合金錫合金鋅合金鋁合金鎂合金銅合金非鐵合金壓鑄件中鋁、鋅、鎂、銅合金應(yīng)用廣泛，鎂合金呈增長趨勢第五頁，共四十頁，2022年，8月28日第二節(jié)常用壓鑄合金5.良好的壓鑄性能，較好的表面粗糙度及較小的熱裂性；1.密度較小，比強度高；2.力學(xué)性能好，尤其是沖擊韌性也很好；3.較好的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性，機械切削性能良好；7.鋁合金和鐵有很強的親和力，易粘模。一、壓鑄鋁合金特點4.耐磨耐蝕性良好；6.體收縮率大，易產(chǎn)生縮孔；鋁合金應(yīng)在冷壓室壓鑄機上壓鑄第六頁，共四十頁，2022年，8月28日第七頁，共四十頁，2022年，8月28日壓鑄鋁合金中其他主要元素的作用1.硅（Si）改善合金流動性，抑止高溫脆性，降低收縮率和熱裂傾向；含量愈高，降低可加工性。第八頁，共四十頁，2022年，8月28日2.銅（Cu）

提高流動性；

提高抗拉強度；提高硬度；改善切削性能；減少粘模傾向；降低合金伸長率；降低耐蝕性；增大熱裂傾向。

通常壓鑄不采用Al-Cu合金，而用Al-Si-Cu合金第九頁，共四十頁，2022年，8月28日3.鎂（Mg）改善流動性；減少粘模傾向；高硅鋁合金中，可以提高強度極限、彈性極限、疲勞極限及硬度；增大收縮率；對于Al-Si-Cu合金，會產(chǎn)生低溫脆性；含鎂高的鋁合金有優(yōu)良的耐蝕性，但易產(chǎn)生熱裂和疏松。第十頁，共四十頁，2022年，8月28日

4.鋅（Zn）提高流動性；對含銅和硅的鋁合金，添加質(zhì)量分數(shù)少于3.0%的鋅，有助于改善力學(xué)性能；含鋅很高的Al-Zn合金具有較好的鑄造性能和力學(xué)性能，切削性能也較好；在高硅鋁合金中，鋅使合金的熱裂傾向增加，耐蝕性能降低。第十一頁，共四十頁，2022年，8月28日<1>Al-Si合金特點：結(jié)晶溫度間隔小、合金中硅相有很大的凝固潛熱和較大的比熱容、線收縮系數(shù)較小,鑄造性能較好；充型能力較好；熱裂、縮松傾向較??；有良好的塑性。Al-Si合金是目前應(yīng)用最為廣泛的壓鑄鋁合金強度較低；切削性能差；螺紋孔加工困難；陽極氧化處理不理想。近年來我國正在向國際上高強度的Al-Si-Cu合金標(biāo)準(zhǔn)靠攏YL102合金(YZAlSi12)用于各種儀表的框架、殼體、基座等。第十二頁，共四十頁，2022年，8月28日<2>Al-Mg合金特點：室溫力學(xué)性能好；抗蝕性強；鑄造性能比較差；力學(xué)性能的波動和壁厚效應(yīng)較大；長期使用，使合金塑性下降，甚至壓鑄件出現(xiàn)開裂；壓鑄件產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋傾向較大。Al-Mg合金應(yīng)用受到限制ZL301合金(ZAlMg10)用于發(fā)動機的機匣、飛機起落架零件、船用舷窗等。第十三頁，共四十頁，2022年，8月28日<3>Al-Zn合金特點：合金壓鑄件經(jīng)自然時效后，有較高的力學(xué)性能，當(dāng)Zn的質(zhì)量分數(shù)大于10%時，強度顯著提高；耐蝕性差，有應(yīng)力腐蝕的傾向；壓鑄時易熱裂。Y401合金(YZAlZn11Si7)用于模具、模板及某些設(shè)備支架等。第十四頁，共四十頁，2022年，8月28日<4>特殊性能的壓鑄鋁合金裝飾型Al-Mn合金：伸長率高；具有相當(dāng)?shù)哪臀g性；但強度不高，收縮率大，易粘模；適應(yīng)于陽極氧化處理和著色處理。熱處理型Al-Si-Cu合金：可進行淬火后不完全人工時效和淬火后完全人工時效至最大硬度。表面處理和熱處理復(fù)合型Al-Mg-Zn合金耐磨型過共晶Al-Si合金防爆防振型Al-Zn合金第十五頁，共四十頁，2022年，8月28日1.壓鑄性能好，結(jié)晶溫度范圍小，易于成型，不易粘模；2.澆注溫度低，模具使用壽命較長；3.鑄件精度較高；4.力學(xué)性能較高，特別是抗壓和耐磨性能很好；5.能很好地接受各種表面處理，尤其是電鍍；7.易老化，工作溫度范圍較窄。二、壓鑄鋅合金6.對壓室和壓鑄模成型零件無腐蝕作用；特點第十六頁，共四十頁，2022年，8月28日鋅合金在汽車、拖拉機制造和儀表殼體制造中應(yīng)用廣泛。鋅合金主要使用高速熱壓室壓鑄機壓鑄，金屬比壓小于30MPa，壓鑄機鎖模力從數(shù)十千牛至數(shù)千千牛，小壓鑄機的生產(chǎn)率常達2000次／h，而最大壓鑄機的生產(chǎn)率也常大于200次／h，多數(shù)鋅鑄件重量小于200g。目前熱壓室壓鑄機的全自動化問題已經(jīng)成功解決，許多鋅鑄件可在全自動壓鑄機上生產(chǎn)。第十七頁，共四十頁，2022年，8月28日第十八頁，共四十頁，2022年，8月28日

鋁改善鋅合金的鑄造性能，增加金屬液的流動性；減少熔融的鋅元素對鋼鐵的侵蝕作用；鋁的含量在3.5％～4.3％范圍內(nèi)，能起細化晶粒、引起固溶強化、提高力學(xué)性能的作用；隨鋁含量的提高，鋅合金的強度及耐沖擊性顯著提高，當(dāng)超過這個范圍時，合金變脆，沖擊韌性降低；小于3.5％時，降低鋅合金的填充能力，力學(xué)性能降低，增加了鋅合金的熱裂性和收縮量。壓鑄鋅合金中其他主要元素的作用第十九頁，共四十頁，2022年，8月28日三、壓鑄銅合金

1.力學(xué)性能高；2.良好的耐蝕、耐磨性能，疲勞極限和導(dǎo)熱性高，線膨脹系數(shù)??；3.導(dǎo)電性能好，且具有抗磁性能；4.熔點高，模具使用壽命短。主要為壓鑄黃銅合金特點第二十頁，共四十頁，2022年，8月28日黃銅壓鑄使用冷壓室壓鑄機，壓鑄機的合模力為600～4000kN，壓射比壓大于30MPa，生產(chǎn)率與生產(chǎn)同等大小的鋁壓鑄件時相似。第二十一頁，共四十頁，2022年，8月28日第二十二頁，共四十頁，2022年，8月28日壓鑄銅合金均以銅為基體，加入適量的鉛、硅、鋁、錳，組成鉛黃銅合金、硅黃銅合金、鋁黃銅合金和錳黃銅合金。最常用的是YT40-1和YT16-4。鉛黃銅合金YZCuZn40Pb中的鋅：降低合金的熔點，提高了流動性，有較好的壓鑄性能，適量的鋅可提高合金的綜合力學(xué)性能，但當(dāng)鋅的含量過多時，內(nèi)部會出現(xiàn)脆性組織，引起塑性下降。鋁：脫氧；防止和減少鋅的蒸發(fā)作用。它所產(chǎn)生的氧化鋁膜，使合金在坩鍋中不產(chǎn)生渣滓，壓鑄件表面上的氧化鋁層還有助壓鑄件的脫模。

鉛黃銅合金加工性能較好，成本較低，多用于化工、造船的零件和耐磨的零件。第二十三頁，共四十頁，2022年，8月28日硅黃銅合金YZCuZn16Si4具有良好的壓鑄填充性能，可壓鑄壁薄的壓鑄件，且可獲得密實而光潔的壓鑄件表面。

硅的含量不超過5％，它對合金組織的影響較大，含硅量過高時，會增加合金的脆性；一定含量的鐵可改善合金的力學(xué)性能；微量的鉛能提高合金的耐磨性。

在銅合金中加入錳可以提高壓鑄件的抗腐蝕性，大部分黃銅壓鑄件做成管接頭類的零件，用于水暖配件，并以鑄造狀態(tài)使用或表面鍍鉻，這類零件在水中使用，必須考慮抗腐蝕性的問題。一般采用嚴格控制合金中的鋅含量、對壓鑄件進行低溫?zé)崽幚?、加入錳鎳錫等合金元素的辦法。第二十四頁，共四十頁，2022年，8月28日四、壓鑄鎂合金2.熔點低，低溫變形小，尺寸精度高，利于一次開模成形；1.密度小,比強度高；3.與鐵的親和力小，粘?，F(xiàn)象小；4.良好的流動性能，利于復(fù)雜件和細小件的生產(chǎn)；5.切削加工性好；8.抗蝕性差，易氧化燃燒，鑄造熱裂傾向大。特點6.對聲音和振動具有良好的消減性能；7.電磁屏蔽性好；第二十五頁，共四十頁，2022年，8月28日常用于既要求輕便，又要求有一定機械強度的場合?？捎米魇痔徜彙⒏畈輽C外殼、冷卻用風(fēng)扇外殼、汽車發(fā)動機零部件、照相機、放映機和紡織機械、飛機起落架、輪轂等。鎂在熱壓室和冷壓室壓鑄機上均可壓鑄。一般，小鑄件采用熱室壓鑄，大件采用冷室壓鑄。金屬比壓和生產(chǎn)率與鋁合金壓鑄相似，合模力為600～8000kN。第二十六頁，共四十頁，2022年，8月28日第二十七頁，共四十頁，2022年，8月28日壓鑄鎂合金中其他主要元素的作用鋁鋁的含量較大，約為7.5％～9％鋁與鎂組成固溶體和共晶體，可提高合金的流動性；鋁是鎂合金中最好的強固劑，故能提高合金的強度和硬度，但降低其耐蝕性能。第二十八頁，共四十頁，2022年，8月28日五、鉛合金和錫合金

鉛合金和錫合金是壓鑄生產(chǎn)中首先使用的合金，用來制造印刷鉛字，由于其鑄件的密度高、熔點低以及用途特殊等，所以不是壓鑄研究和發(fā)展的主流。這些合金的用途非常單一，和其它合金相比，不太引人注意。

第二十九頁，共四十頁，2022年，8月28日目前，在專門的高速壓鑄機(熱壓室)上仍在繼續(xù)進行印刷鉛字的小規(guī)模生產(chǎn)，但由于其力學(xué)性能不高，這類合金的年產(chǎn)量很低。這類合金的密度大，抗腐蝕性好，因此常用來制造汽車平衡重塊或蓄電池電極；用加有銻和銅的錫基合金能制造出精度很高的壓鑄件，這種特性使它成為制造煤氣表和水表中數(shù)碼齒輪的理想材料，而且在制造復(fù)雜的電氣儀表小零件方面也得到應(yīng)用。

第三十頁，共四十頁，2022年，8月28日第三節(jié)壓鑄合金的選擇選擇壓鑄合金時，應(yīng)從使用性能和工藝性能兩個方面來考慮，在滿足使用性能的前提下，盡可能選擇工藝性能良好的合金。性能類別項目內(nèi)容使用性能力學(xué)性能物理性能化學(xué)性能抗拉強度、伸長率、硬度密度、熔點、凝固點、線脹系數(shù)、比熱容、熱導(dǎo)率耐蝕性工藝性能鑄造工藝性能切削加工性能焊接性能熱處理性能流動性、抗熱裂性、模具粘附性第三十一頁，共四十頁，2022年，8月28日鑄造工藝性能Zn合金Al合金Mg合金流動性152裂紋傾向123體收縮率142粘模傾向131注：1表示最好，5表示最差第三十二頁，共四十頁，2022年，8月28日應(yīng)考慮的因素：壓鑄件的受力狀態(tài)；壓鑄件的工作環(huán)境狀態(tài)；壓鑄件在整機或部件中所處的工作條件；對壓鑄件的尺寸和重量所提出的要求；生產(chǎn)條件；經(jīng)濟性。工作溫度接觸的介質(zhì)密閉性要求熔化設(shè)備壓鑄機工藝裝置及材料第三十三頁，共四十頁，2022年，8月28日第四節(jié)壓鑄合金的熔煉1.熔爐熔化爐保溫爐以坩鍋爐為主燃料爐電爐常用坩鍋材料：石墨金屬熔煉鋅、鋁、銅合金熔煉鋅、鋁、鎂合金銅合金第三十四頁，共四十頁，2022年，8月28日2.爐料新金屬合金料、中間合金、回爐料熔爐、熔煉工具、熔劑及爐料等的準(zhǔn)備3.熔煉前的準(zhǔn)備工作第三十五頁，共四十頁，2022年，8月28日4.壓鑄合金的熔煉工藝特點鋁合金的熔煉工藝特點：當(dāng)用金屬錠及中間合金熔煉時，首先是裝入金屬錠，再裝入中間合金。當(dāng)用預(yù)制合金錠、回爐料熔化時，則先裝入此類爐料，再裝入為調(diào)整化學(xué)成分所需加入的金屬錠或中間合金；對于易于損耗、熔點低的爐料，應(yīng)該在熔煉末期加入，如鎂和鋅，他們是在其他爐料熔化完后，于690～700℃加入；爐料裝入后，即開始了各種爐料的熔化過程，應(yīng)盡量縮短熔煉時間，嚴格控制爐溫。壓鑄用鋁合金應(yīng)在熔劑的保護下進行熔煉和保溫；鋁合金熔煉過程中要進行精煉，目前廣泛使用精煉劑。第三十六頁，共四十頁，2022年，8月28日鋅合金的熔煉工藝特點：為防老化，除了選用高純度的新材料外，還應(yīng)嚴格控制熔煉過程，防止有害雜物混入；混雜在回爐料中的鐵及其他雜