压铸合金牌号表示方法为:基本金属及主要合金化元素用化学元素符号表示,混合稀土用“RE”表示,石墨用“G”表示。除基本元素的名义百分含量不标注外,其它合金化元素的名义百分含量用阿拉伯数字表示在合金化元素之后,当含量小于1%时,一般不注出含量。在牌号的前标或尾标(压铸锌合金用尾标)用“Y”表示压铸;在牌号的前标用“Z”表示铸造合金。压铸合金牌号表示示例如下:
一、压铸锌合金
锌合金具有结晶温度范围小、熔点低、填充成形容易、不易产生疏松、不易产生粘模、可延长压铸模寿命的特点。
锌合金力学性能较高,可压铸各种复杂、薄壁铸件,其铸件可以进行各种表面处理,特别具有良好的电镀性、并具有良好的常温使用性能。
锌合金在压铸成为铸件后,会发生尺寸的收缩,而合金成分对尺寸变化的影响较大,不含铜的锌合金铸件其尺寸较为稳定,一般锌—铝合金铸件的尺寸变化不大。
锌合金工作范围较窄,温度低于0℃时,其冲击韧性急剧地降低,而温度超过100℃时,力学性能显著下降。
锌合金易老化,老化现象表现在体积涨大、强度降低、塑性降低。主要原因是由于铅、锡、镉等杂质在锌中溶解度过小。因此,选材和熔炼时应严格控制杂质含量。
压铸锌合金化学成分和力学性能(GB/T13818—92)如表2-1所示,
在国标中合金代号由字母“Y”、“X”(“压”、“锌”字两汉语拼音第一个字母)及其后面的三位阿拉伯数字组成。YX后面前两位数字表示合金中化学元素铝的名义百分含量,第三个数字表示合金中化学元素铜的名义百分含量。
国内外主要压铸锌合金化学成分比较如表2-2所示。
压铸锌合金中主要元素的作用如表2-3所示。
压铸锌合金中温度与力学性能的关系如表2-4所示。
二、压铸铝合金
铝合金密度小、强度大,其抗拉强度与密度之比为9~15,在高温或低温下工作时,同样保持良好的力学性能。
铝合金具有良好的耐蚀性和抗氧性,大部分铝合金在淡水、海水、浓硝酸、硝盐酸、汽油及各种有机物中均有良好的耐蚀性。
铝合金的导热性、导电性、切削性能较好。
铝合金压铸时易粘模,压铸铝合金铁的含量一般控制在0.8%~0.9%范围可减轻粘模现象。
铝合金线收缩较小,故具有良好的填充性能,但体收缩较大,易在最后凝固处生成大的缩孔现象。
压铸铝合金的化学成分和力学性能(GB/T15115-94)如表2-5所示,
在国标中压铸铝合金的代号是用字母“YL”和其后的数字表示,“Y”及“L”分别为“压”、“铝”两字汉语拼音的第一个字母。
国内外主要压铸铝合金化学成分比较表如表2-6所示。
压铸铝合金中主要元素的作用如表2-7所示。
压铸铝合金的铸造性能如表2-8所示。
三、压铸镁合金
镁合金的密度为1.74g/cm3,只相当于铸铁的25%,铝合金的64%左右。镁合金强度大,其抗拉强度与密度之比为14~16。
镁合金具有良好的吸收能的能力,具有良好的刚度和减震性,在承受冲击载荷时能吸收较大的冲击能量。所以镁合金可制造强烈颠簸和吸收振动作用的零件。
铸镁在低温下(达-196℃)仍有良好的力学性能。故可制造在低温下工作的零件。
镁合金在压铸时,与铁的亲和力小,粘模现象少,模具寿命较铝合金长。压铸件不需退火和消除应力就具有尺寸稳定性能。在负载的情况下,又具有好的蠕变强度,特别适应于制造汽车发动件零件和小型发动机零件。
镁合金具有良好的抗冲击和抗压缩能力,能产生良好的冲击强度与压缩强度。
镁合金压铸件具有良好的切削性能,以镁合金的切削功率为1,则铝为1.3,黄铜为2.3,铸铁为3.5,碳钢为6.3,镍合金为10。加工时可不必添加冷却剂与润滑剂。
镁合金还具有高导热率、无毒性、无磁性、不易破碎等优点。
镁的标准电极电位较低,并且它表面形成的氧化膜是不致密的,因而抗蚀性较低,因此,镁铸件常需进行表面氧化处理和涂漆保护。
镁易燃,镁液遇水即起剧烈作用而导致爆炸,而且镁的粉尘亦会自燃。因此,在镁合金生产的各个环节中均应有专门的安全保护措施。
在我国压铸用的镁合金采用五号铸镁,其合金代号为YM5,合金牌号为YZMgAl9Zn。如表2-9所示为我国压铸镁合金的化学成分和力学性能。
压铸镁合金主要元素的作用如表2-10所示。
压铸镁合金YM5物理性能如表2-11所示。
目前,国际上都采用高纯度镁合金,常用标准如欧洲标准(EN)、美国材料与试验协会标准(ASTM)、美国国家标准(ANSI)德国标准(DIN)、英国标准(BS)、日本标准(JIS),表示方法示例如下:
1、 欧洲标准(EN)
2、美国标准(ASTM),表示方法上采用字母、数字混合编号,字母表示主要元素、数字表示含量取重量的百分比。主要元素符号为铝—A、锌—Z、镁—M、硅—S、稀土元素—E。当今压铸镁合金中AZ91D合金应用最多。
四、压铸铜合金
铜合金的力学性能高,其绝对值均超过锌、铝和镁合金。
铜合金的导电性能好,并具有抗磁性能,常用来制造不允许受磁场干扰的仪器上的零件。
铜合金具有小的磨擦系数,线膨胀系数也较小,而耐磨性、疲劳极限和导热性都很高。
铜合金密度大、价格高、其熔点高。
压铸铜合金多采用质量分数为35%~40%的锌(Zn)黄铜,它们的结晶间隙小,流动性、成型性良好,其中添加少量的其它元素如:Pb、Si、Al,又将改善压铸件的切削加工、耐磨性及力学性能。
压铸铜合金的化学成分和力学性能(GB/T 15116 – 94)如表2-12所示。
国内外主要压铸铜合金化学成分比较如表2-13所示。
压铸铜合金主要元素的作用如表2-14所示。
在国标中压铸铜合金的代号是按合金名义成分的百分含量命名,并在合金代号前面标注字母“YT”表示“压”、“铜”为汉语拼音的第一个字母,后加文字说明合金分类。如YT40-1为铅黄铜、YT30-30铝黄铜、YT16-4为硅黄铜。
五、压铸合金的选择
怎样才能使压铸件在保证优质的前提下又经济实惠呢?应该从如下几个方面考虑:优良且实用的压铸机和压铸模;合理的铸件结构;适宜的压铸合金。在选用压铸合金种类和牌号时,应注意比较和分析各种压铸合金的性能。如表2-15所示为各种压铸合金性能相对比较表。
在选用压铸合金时,还必须要针对压铸件的用途来考虑合金本身的综合性能能否满足要求,一般应从如下几个方面考虑:
1、受力状态 主要考虑压铸件在使用时所处的工作条件,如受拉、压、振动、冲击等载荷情
况。
2、工作环境 主要考虑压铸件在使用时对温度、密闭性有何要求,对所接触的介质如潮湿大
气、海水、酸、碱、盐等有否耐侵蚀能力。
3、生产条件 应考虑压铸件生产中的设备、工艺设置和材料是否匹配。
4、经济性 进行成本核算,尽量减低成本。
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