蘇州金振科金屬制品有限公司
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1、壓鑄工藝及壓鑄鋁合金材料常識
一、壓鑄工藝簡介
壓力鑄造(簡稱壓鑄)是近代金屬成型加工工藝中發(fā)展較快的一種少無切削的特種鑄造方法。工藝實質(zhì)是在高壓作用下,使液態(tài)或半液態(tài)金屬以較高的速度充填壓鑄型型腔,并在壓力下成型和凝固而獲得鑄件的方法。
壓鑄工藝的特點:高速高壓是壓力鑄造的主要特征。常用的工作壓力為數(shù)十兆帕,鋁合金壓鑄件填充速度約為16~80m/s,金屬液填充模具型腔時間極短,約為0.01~0.2s。與其它鑄造方法相比,壓鑄有以下三方面優(yōu)點:
1.產(chǎn)品質(zhì)量好
鑄件尺寸精度高,鋁合金壓鑄件一般相當(dāng)于6~7級,甚至可達(dá)4級;表面光潔度好,一般相當(dāng)于5~8級;強(qiáng)度和硬度較高,強(qiáng)度一般比砂型鑄造提高25~30%,但延伸率降低約70%;尺寸穩(wěn)定,互換性好;可壓鑄薄壁復(fù)雜的鑄件。例如,當(dāng)前鋅合金壓鑄件最小壁厚可達(dá)0.3mm;鋁合金鑄件可達(dá)0.5mm;最小鑄出孔徑為0.7mm;最小螺距為0.75mm。
2.生產(chǎn)效率高
機(jī)器生產(chǎn)率高,例如國產(chǎn)J1113型臥式冷空壓鑄機(jī)平均八小時可壓鑄600~700次,小型熱室壓鑄機(jī)平均每八小時可壓鑄3000~7000次;壓鑄型壽命長,一付壓鑄型,壓鑄鐘合金,壽命可達(dá)幾十萬次,甚至上百萬次;易實現(xiàn)機(jī)械化和自動化。
3.經(jīng)濟(jì)效果優(yōu)良
由于壓鑄件尺寸精確,表泛光潔等優(yōu)點。一般不再進(jìn)行機(jī)械加工而直接使用,或加工量很小,所以既提高了金屬利用率,又減少了大量的加工設(shè)備和工時;鑄件價格便易;可以采用組合壓鑄以其他金屬或非金屬材料。既節(jié)省裝配工時又節(jié)省金屬。
壓鑄是最先進(jìn)的金屬成型方法之一,是實現(xiàn)少切屑,無切屑的有效途徑,應(yīng)用很廣,發(fā)展很快。目前壓鑄合金不再局限于有色金屬的鋅、鋁、鎂和銅,而且也逐漸擴(kuò)大用來壓鑄鑄鐵和鑄鋼件。壓鑄件的尺寸和重量,取決于壓鑄機(jī)的功率。由于壓鑄機(jī)的功率不斷增大,鑄件形尺寸可以從幾毫米到1~2m;重量可以從幾克到數(shù)十公斤。國外可壓鑄直徑為2m,重量為50kg的鋁鑄件。
二、壓鑄合金
用于生產(chǎn)壓鑄件的金屬材料有多為鋁合金、純鋁、鋅合金、銅合金、鎂合金、鉛合金、錫合金等有色金屬,鋁合金壓鑄件黑色金屬很少采用。
對壓鑄合金的基本要求:
三、壓鑄鋁合金材料常識
公司常用的壓鑄件材料為壓鑄鋁合金,代號為YL102(國標(biāo)材料)和ADC12(日本標(biāo)準(zhǔn)材料)二種。
國標(biāo)GB/T 15115和日本標(biāo)準(zhǔn)JISH 5302中分別規(guī)定了壓鑄鋁合金的牌號、代號、化學(xué)成份、檢驗方法和檢驗規(guī)則等;
ADC12相當(dāng)于YL104,但性能參數(shù)、化學(xué)成份不恒等,特別在性能上相差較大。
壓鑄鋁合金中各元素的作用和影響
1.硅(Si)
硅是大多數(shù)壓鑄鋁合金的主要元素。它能改善合金的鑄造性能。硅與鋁能組成固溶體。在577℃時,硅在鋁中的溶解度為1.65%,室溫時為0.2%、含硅量至11.7%時,硅與鋁形成共晶體。提高合金的高溫造型性,減少收縮率,無熱裂傾向。當(dāng)合金中含硅量超過共晶成分,而銅、鐵等雜質(zhì)又多時,即出現(xiàn)游離硅的硬質(zhì)點,使切削加工困難,高硅鋁合金對鑄件坩堝的熔蝕作用嚴(yán)重。
2. 銅(Cu)
銅和鋁組成固溶體,當(dāng)溫度在548℃時,銅在鋁中的溶解度應(yīng)為5.65%,室溫時降至0.1%左右,增加含銅量,能提高合金的流動性,抗拉強(qiáng)度和硬度,但降低了耐蝕性和塑性,熱裂傾向增大。
3. 鎂(Mg)
在高硅鋁合金中加入少量(約0.2~0.3%)的鎂,可提高強(qiáng)度和屈服極限,提高了合金的切削加工性。含鎂8%的鋁合金具有優(yōu)良的耐蝕性,但其鑄造性能差,在高溫下的強(qiáng)度和塑性都低,冷卻時收縮大,故易產(chǎn)生熱裂和形成疏松。
4. 鋅(Zn)
鋅在鋁合金中能提高流動性,增加熱脆性,降低耐蝕性,故應(yīng)控制鋅的含量在規(guī)定范圍中。
5. 鐵(Fe)
在所有鋁合金中都含有害雜質(zhì)。因鋁合金中含鐵量太高時,鐵以FeAl3、Fe2Al7和Al-Si-Fe的片狀或針狀組織存在于合金中,降低機(jī)械性能,這種組織還會使合金的流動性減低,熱裂性增大,但由于鋁合金對模具的粘附作用十分強(qiáng)烈,當(dāng)鐵含量在0.6%以下時尤為強(qiáng)烈。當(dāng)超過0.6%后,粘?,F(xiàn)象便大為減輕,故含鐵量一般應(yīng)控制在0.6~1%范圍內(nèi)對壓鑄是有好處的,但最高不能超過 1.5%。
6. 錳(Mn)
錳在鋁合金中能減少鐵的有害影響,能使鋁合金中由鐵形成的片狀或針狀組織變?yōu)榧?xì)密的晶體組織,故一般鋁合金允許有0.5%以下的錳存在。含錳量過高時,會引起偏析。
7. 鎳(Ni)
鎳在鋁合金中能提高合金的強(qiáng)度和硬度,鋁合金壓鑄件降低耐蝕性。鎳與鐵的作用一樣,能減少合金對模具的熔蝕,同時又能中和鐵的有害影響,提高合金的焊接性能。
當(dāng)鎳含量在1~1.5%時,鑄件經(jīng)拋光能獲得光潔的表面。由于鎳的來源缺乏,應(yīng)盡量少采用含鎳的鋁合金。
8. 鈦(Ti)
鋁合金中加入微量的鈦,能顯著細(xì)化鋁合金的晶粒組織,提高合金的機(jī)械性能,降低合金的熱裂傾向。