鋅合金的特點(diǎn)
1.比重大。
2.鑄造性能好,可以壓鑄形狀復(fù)雜、薄壁的精密件,鑄件表面光滑。
3.可進(jìn)行表面處理:電鍍、噴涂、噴漆。
4.熔化與壓鑄時(shí)不吸鐵,不腐蝕壓型,不粘模。
5.有很好的常溫機(jī)械性能和耐磨性。
6.熔點(diǎn)低,在385℃熔化,容易壓鑄成型。
使用過(guò)程中須注意的問(wèn)題:
1.抗蝕性差。當(dāng)合金成分中雜質(zhì)元素鉛、鎘、錫超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)時(shí),導(dǎo)致鑄件老化而發(fā)生變形,表現(xiàn)為體積脹大,機(jī)械性能特別是塑性顯著下降,時(shí)間長(zhǎng)了甚至破裂。
鉛、錫、鎘在鋅合金中溶解度很小,因而集中于晶粒邊界而成為陰極,富鋁的固溶體成為陽(yáng)極,在水蒸氣(電解質(zhì))存在的條件下,促成晶間電化學(xué)腐蝕。壓鑄件因晶間腐蝕而老化。
2.時(shí)效作用
鋅合金的組織主要由含Al和Cu的富鋅固溶體和含Zn的富Al固溶體所組成,它們的溶解度隨溫度的下降而降低。但由于壓鑄件的凝固速度極快,因此到室溫時(shí),固溶體的溶解度是大大地飽和了。經(jīng)過(guò)一定時(shí)間之后,這種過(guò)飽和現(xiàn)象會(huì)逐漸解除,而使鑄件地形狀和尺寸略起變化。
3.鋅合金壓鑄件不宜在高溫和低溫(0℃以下)的工作環(huán)境下使用。鋅合金在常溫下有較好的機(jī)械性能。但在高溫下抗拉強(qiáng)度和低溫下沖擊性能都顯著下降。
鋅合金種類
Zamak 3: 良好的流動(dòng)性和機(jī)械性能。應(yīng)用于對(duì)機(jī)械強(qiáng)度要求不高的鑄件,如玩具、燈具、裝飾品、部分電器件。
Zamak 5: 良好的流動(dòng)性和好的機(jī)械性能。應(yīng)用于對(duì)機(jī)械強(qiáng)度有一定要求的鑄件,如汽車配件、機(jī)電配件、機(jī)械零件、電器元件。
Zamak 2: 用于對(duì)機(jī)械性能有特殊要求、對(duì)硬度要求高、尺寸精度要求一般的機(jī)械零件。
ZA8:良好的流動(dòng)性和尺寸穩(wěn)定性,但流動(dòng)性較差。 應(yīng)用于壓鑄尺寸小、精度和機(jī)械強(qiáng)度要求很高的工件,如電器件。
Superloy: 流動(dòng)性最佳,應(yīng)用于壓鑄薄壁、大尺寸、精度高、形狀復(fù)雜的工件,如電器元件及其盒體。
不同的鋅合金有不同的物理和機(jī)械特性,這樣為壓鑄件設(shè)計(jì)提供了選擇的空間。
鋅合金的選擇
選擇哪一種鋅合金,主要從三個(gè)方面來(lái)考慮
1.壓鑄件本身的用途,需要滿足的使用性能要求。包括:
(1)力學(xué)性能,抗拉強(qiáng)度,是材料斷裂時(shí)的最大抗力;伸長(zhǎng)率,是材料脆性和塑性的衡量指標(biāo);硬度,是材料表面對(duì)硬物壓入或摩擦所引起的塑性變形的抗力。
(2)工作環(huán)境狀態(tài):工作溫度、濕度、工件接觸的介質(zhì)和氣密性要求。
(3)精度要求:能夠達(dá)到的精度及尺寸穩(wěn)定性。
2.工藝性能好:(1)鑄造工藝;
(2)機(jī)械加工工藝性;
(3)表面處理工藝性。
3. 經(jīng)濟(jì)性好:原材料的成本與對(duì)生產(chǎn)裝備的要求(包括熔煉設(shè)備、壓鑄機(jī)、模具等),以及生產(chǎn)成本。
鋅合金成分控制
合金中個(gè)元素的作用
合金成分中,有效合金元素:鋁、銅、鎂;有害雜質(zhì)元素:鉛、鎘、錫、鐵。
(1)鋁
作用:1.改善合金的鑄造性能,增加合金的流動(dòng)性,細(xì)化晶粒,引起固溶強(qiáng)化,提高機(jī)械性能。
2.降低鋅對(duì)鐵的反應(yīng)能力,減少對(duì)鐵質(zhì)材料,如鵝頸、模具、坩堝的侵蝕。 鋁含量控制在3.8 ~ 4.3%。主要考慮到所要求的強(qiáng)度及流動(dòng)性,流動(dòng)性好是獲得一個(gè)完整、尺寸精確、表面光滑的鑄件必需的條件。
(2)銅
作用:1.增加合金的硬度和強(qiáng)度;
2.改善合金的抗磨損性能;
3.減少晶間腐蝕。
不利:1. 含銅量超過(guò)1.25%時(shí),使壓鑄件尺寸和機(jī)械強(qiáng)度因時(shí)效而發(fā)生變化;
2. 降低合金的可延伸性。
(3)鎂
作用:1.減少晶間腐蝕
2.細(xì)化合金組織,從而增加合金的強(qiáng)度
3.改善合金的抗磨損性能
不利:1.含鎂量 > 0.08%時(shí),產(chǎn)生熱脆、韌性下降、流動(dòng)性下降。
2.易在合金熔融狀態(tài)下氧化損耗。
(4)雜質(zhì)元素:鉛、鎘、錫
使鋅合金的晶間腐蝕變成十分敏感,在溫、濕環(huán)境中加速了本身的晶間腐蝕,降低機(jī)械性能,并引起鑄件尺寸變化。當(dāng)鋅合金中雜質(zhì)元素鉛、鎘含量過(guò)高,工件剛壓鑄成型時(shí),表面質(zhì)量一切正常,但在室溫下存放一段時(shí)間后(八周至幾個(gè)月),表面出現(xiàn)鼓泡。
(5)雜質(zhì)元素:鐵
1.鐵與鋁發(fā)生反應(yīng)形成Al5Fe2金屬間化合物,造成鋁元素的損耗并形成浮渣。
2.在壓鑄件中形成硬質(zhì)點(diǎn),影響后加工和拋光。
3.增加合金的脆性。
鐵元素在鋅液中的溶解度是隨溫度增加而增加,每一次爐內(nèi)鋅液溫度變化都將導(dǎo)致鐵元素過(guò)飽和(當(dāng)溫度下降時(shí)),或不飽和(當(dāng)溫度上升時(shí))。當(dāng)鐵元素過(guò)飽和時(shí),處于過(guò)飽和的鐵將與合金中鋁發(fā)生反應(yīng),結(jié)果是造成浮渣量增加。當(dāng)鐵元素不飽和時(shí),合金對(duì)鋅鍋和鵝頸材料的腐蝕將會(huì)增強(qiáng),以回到飽和狀態(tài)。兩種溫度變化的一個(gè)共同結(jié)果是最終造成對(duì)鋁元素的消耗,形成更多的浮渣。
生產(chǎn)中注意的問(wèn)題
1.控制合金成分從采購(gòu)合金錠開始,合金錠必須是以特高純度鋅為基礎(chǔ),加上特高純度鋁、鎂、銅配制成的合金錠,供應(yīng)廠有嚴(yán)格的成分標(biāo)準(zhǔn)。優(yōu)質(zhì)的鋅合金料是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鑄件的保證。
2.采購(gòu)回來(lái)合金錠要保證有清潔、干燥的堆放區(qū),以避免長(zhǎng)時(shí)間暴露在潮濕中而出現(xiàn)白銹,或被工廠臟物污染而增加渣的產(chǎn)生,也增加金屬損耗。清潔的工廠環(huán)境對(duì)合金成分的有效控制是很有作用的。
3.新料與水口等回爐料配比,回爐料不要超過(guò)50%,一般新料:舊料 = 70:30。連續(xù)的重熔合金中鋁和鎂逐漸減少。
4.水口料重熔時(shí),一定要嚴(yán)格控制重熔溫度不要超過(guò)430℃,以避免鋁和鎂的損耗。
5.有條件的壓鑄廠最好采用集中熔爐熔化鋅合金,使合金錠與回爐料均勻配比,熔劑可更有效使用,使合金成分及溫度保持均勻穩(wěn)定。電鍍廢品、細(xì)屑應(yīng)單獨(dú)熔爐
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