剖析壓鑄鋁合金機(jī)械的加工

1、剖析壓鑄鋁合金機(jī)械的加工 目前，工業(yè)上應(yīng)用的壓鑄鋁合金主要有以下幾大系列：Al-Si、Al-Mg、Al-Si-Cu、Al-Si-Mg等。壓鑄鋁最常用的是共晶型鋁硅合金ZL102，雖具有優(yōu)良的鑄造性能，但是，它的強(qiáng)度不高，機(jī)械加工性能較差，限制了它的使用。因此，必須研究開(kāi)發(fā)一種既具有ZL102合金優(yōu)良的壓鑄工藝性能，又能提高機(jī)械加工性能的壓鑄鋁合金。 一、合金的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用 傳統(tǒng)壓鑄鋁合金件不宜進(jìn)行熱處理，這制約了壓鑄鋁合金力學(xué)性能的提高。目前，壓鑄鋁合金已廣泛應(yīng)用于汽車結(jié)構(gòu)件的生產(chǎn)，但對(duì)于車體等對(duì)力學(xué)性能要求高的壓鑄件，僅靠現(xiàn)有壓鑄鋁合金尚難滿足需要。為提高壓鑄鋁合金的力學(xué)性能，擴(kuò)大壓鑄鋁合金的

2、應(yīng)用范圍，國(guó)內(nèi)外研究人員一直在進(jìn)行新型壓鑄鋁合金的開(kāi)發(fā)，主要包括兩個(gè)方面：一是通過(guò)合金成分優(yōu)化或添加合金元素的方法對(duì)現(xiàn)有合金系優(yōu)化；二是新型壓鑄鋁合金系的開(kāi)發(fā)。 二、試件準(zhǔn)備 在ZL102鋁合金的基礎(chǔ)上，加入Bi，研制出一種易機(jī)械加工壓鑄鋁合金。對(duì)研制的易機(jī)加壓鑄鋁合金和ZL102合金在同樣的電阻爐中熔煉后，用J1113A型壓鑄機(jī)壓鑄試樣。壓室直徑40mm，澆注溫度650700，壓鑄出同樣的兩種鋁合金試樣，供進(jìn)行對(duì)比測(cè)試。 三、兩種試件合金性能的檢測(cè) 1、機(jī)械加工性能 主要進(jìn)行車加工和鉆加工試驗(yàn)，車加工和鉆加工均在普通設(shè)備上進(jìn)行。表面粗糙度用2201型表面粗糙度檢測(cè)儀測(cè)試。 2、壓鑄工藝性能

3、主要檢測(cè)合金流動(dòng)性、出型性和充型性，流動(dòng)性采用砂型螺旋試樣測(cè)定其長(zhǎng)度。出型性主要檢驗(yàn)出型后壓鑄件表面是否粘型。充型性主要觀察壓鑄件充填情況，檢查是否有欠鑄、冷隔等壓鑄缺陷。 3、耐腐蝕性能 （1）高低溫交替試驗(yàn) 將試樣放在4045的保溫爐中經(jīng)過(guò)3h取出，在室溫放置2h，重復(fù)以上試驗(yàn)，一次為一個(gè)周期，經(jīng)過(guò)20個(gè)周期試驗(yàn)后，觀察兩種合金試樣表面有無(wú)變化。 （2）耐腐蝕試驗(yàn) 將試樣表面涂上一層腐蝕劑在室溫下放15d，觀察兩種試樣有無(wú)變化。 （3）腐蝕產(chǎn)物稱量 將ZL102、易機(jī)加壓鑄鋁合金兩種試樣磨光、磨平和洗凈，稱其質(zhì)量，然后用體積分?jǐn)?shù)分別為3%和1%的NaCl和H2O2水溶液腐蝕，每24h觀察一

4、次，72h取出后用體積分?jǐn)?shù)為5%的HNO3水溶液去除合金上的腐蝕沉積物，清洗干凈后稱試樣質(zhì)量。四、試驗(yàn)結(jié)果及分析1、金相組織ZL102合金的共晶硅粗大且呈針片狀，易機(jī)加壓鑄鋁合金的共晶硅細(xì)化，呈團(tuán)狀或粒狀。 2、機(jī)械加工性能 在不加切削液的條件下，采用硬質(zhì)合金刀具進(jìn)行粗車，ZL102合金的車屑較長(zhǎng)，不易斷裂，多呈厚薄不均的卷曲狀；而易機(jī)加壓鑄鋁合金的車屑較短，易斷裂，多呈厚薄均勻的不太卷曲碎片。ZL102合金的鉆屑厚薄不均，而易機(jī)加壓鑄鋁合金的鉆屑均勻。最后用高速鋼刀具精車，并測(cè)其兩種合金試樣的表面粗糙度，其結(jié)果是：ZL102合金的表面粗糙度Ra=2.83.2m，易機(jī)加壓鑄鋁合金的表面粗糙度R

5、a=1.21m。易機(jī)加壓鑄鋁合金比ZL102鋁合金機(jī)加性能好，其主要原因如下： （1）在ZL102鋁合金的基礎(chǔ)上加入適量的有利于改善切削性能和力學(xué)性能的Cu，Pb，Bi，Mg等合金元素。使合金組織中出現(xiàn)了CuAl2，Mg2Si相，鋁合金的共晶硅呈團(tuán)狀或粒狀，所以機(jī)械加工性能得到提高。但是，Cu和Mg的加入量應(yīng)控制在2%左右，過(guò)多將使合金變脆。ZL102合金的共晶硅呈粗大針片狀，嚴(yán)重的割裂了Al的基體，在Si相的尖端和棱角處引起應(yīng)力集中。機(jī)械加工時(shí)，破碎的Si晶粒從加工表面被剝落，使加工表面粗糙。 （2）易機(jī)加壓鑄鋁合金的抗拉強(qiáng)度和硬度比ZL102合金高，而伸長(zhǎng)率低，使合金塑性降低，改善了機(jī)械加

6、工性能。 3、壓鑄工藝性能 （1）流動(dòng)性砂型螺旋試樣ZL102合金平均長(zhǎng)度為1125mm，易機(jī)加壓鑄鋁合金平均長(zhǎng)度為985mm，易機(jī)加壓鑄鋁合金的流動(dòng)性不如ZL102合金好。 （2）出型性兩種合金各壓鑄100件，宏觀觀察均未產(chǎn)生粘型現(xiàn)象。各抽檢5件，測(cè)其表面粗糙度，平均值均在1.63.2m范圍內(nèi)。 （3）充型性兩種合金各壓鑄50件同樣的薄壁零件，0.5mm薄壁處，成形均完好，均未產(chǎn)生冷隔或欠鑄缺陷。易機(jī)加壓鑄鋁合金的流動(dòng)性不如ZL102合金好，但因壓鑄是在高壓、高速下充型，與重力鑄造相比，流動(dòng)性顯得不那么重要。出型性和充型性試驗(yàn)已表明易機(jī)加壓鑄鋁合金可以滿足壓鑄工藝性能的要求。 4、腐蝕性能 （1）兩種合金試樣的高低溫交替試驗(yàn)20個(gè)周期，表面均無(wú)變化。 （2）兩種合金涂腐蝕劑，室溫下放置15d，兩種合金試樣均無(wú)變化。 （3）兩種合金經(jīng)腐蝕后，減少質(zhì)量的平均值，易機(jī)加壓鑄鋁合金，易機(jī)加壓鑄鋁合金的耐腐蝕性能和ZL102合金比較相差甚小。 五、結(jié)論 1、易機(jī)加壓鑄鋁合金比ZL102金相組織細(xì)化，共晶硅由粗大的針片狀變?yōu)榧?xì)化的團(tuán)狀或粒狀。 2、易機(jī)加壓鑄鋁合金機(jī)械加工性能明顯高于ZL102合金，抗拉強(qiáng)度提高了14.17%。3、該合金現(xiàn)已用于支架、托盤(pán)等多種壓鑄件上，生產(chǎn)了數(shù)百萬(wàn)件，