壓鑄成形工藝與模具設(shè)計課件：壓鑄合金-

壓鑄合金【本章要點與提示】知識要點目標(biāo)要求學(xué)習(xí)方法壓鑄合金的基本要求熟悉通過多媒體課件中的圖片演示，獲得對壓鑄合金的初步認(rèn)識，在理解的基礎(chǔ)上加深記憶。壓鑄合金的種類及常用壓鑄合金的特點重點掌握這是本章的重點內(nèi)容，通過各壓鑄合金的介紹和資料對比，結(jié)合老師講解，掌握每種壓鑄合金的用途和特點。壓鑄合金的選用掌握在理解各壓鑄合金特點的基礎(chǔ)上掌握合理選用合金的方法。2【導(dǎo)入案例】壓鑄合金在壓鑄件總成本中占有相當(dāng)大的比重，這不僅因合金本身的成本，而且還因合金種類及其性能影響到壓鑄模壽命、決定采用的壓鑄機類型以及所適應(yīng)的表面修飾方法等等。在壓鑄生產(chǎn)中，常用的壓鑄合金為鋁合金、鋅合金、鎂合金和銅合金，最早用于壓鑄的鉛、錫合金現(xiàn)在僅用于個別場合。近年來，黑色金屬壓鑄特別是不銹鋼的壓鑄已有一定的進(jìn)展，但仍處于初始階段，在國內(nèi)用于生產(chǎn)者尚少。(a)

汽車零件(b)

電動工具殼體

試判斷圖示的壓鑄件一般適合采用哪類合金壓鑄。(d)閥類壓鑄件(e)照相機外殼(c)管件3主要內(nèi)容二三一對壓鑄合金的要求

壓鑄合金分類及主要性質(zhì)

壓鑄合金的選用4一、對壓鑄合金的要求

性能類別項目內(nèi)容使用性能力學(xué)性能抗拉強度、高溫強度、伸長率、硬度物理性能密度、液相線溫度、固相線溫度、線膨脹率、體膨脹率、比熱容、熱導(dǎo)率化學(xué)性能耐熱性、耐蝕性工藝性能鑄造工藝性流動性、抗熱裂性、模具粘附性切削加工性、焊接性能、電鍍性能、熱處理性能壓鑄合金，即壓鑄件的材料。要獲得質(zhì)量優(yōu)良的壓鑄件，除了要有設(shè)計合理的零件結(jié)構(gòu)和形狀、完善的壓鑄模、準(zhǔn)確的壓鑄工藝方案和工藝性能優(yōu)良的壓鑄機外，還需要有性能優(yōu)良的壓鑄合金材料。合金材料的性能包括使用性能和工藝性能兩方面，見下表。使用性能是壓鑄件的使用條件對壓鑄合金提出的一般要求，包括物理、化學(xué)、力學(xué)性能等。工藝性能則是從壓鑄工藝方面對合金材料提出的要求。

5一、對壓鑄合金的要求

根據(jù)壓鑄的工藝特點，用于壓鑄的合金應(yīng)具有以下性能：具有足夠的高溫強度和塑性，且熱脆性小，以滿足零件的力學(xué)性能要求。在過熱溫度不高時具有較好的流動性，便于填充復(fù)雜型腔，以獲得表面質(zhì)量良好的壓鑄件。結(jié)晶溫度范圍小，防止壓鑄件產(chǎn)生過多縮孔和疏松。線收縮率和裂紋傾向盡可能小，以免影響壓鑄件的尺寸精度和產(chǎn)生裂紋。與型腔壁之間產(chǎn)生的物理-化學(xué)作用傾向小，以減少粘模和相互合金化。具備良好的可加工性能和耐蝕性，以滿足機械加工要求和使用環(huán)境要求。6二、壓鑄合金分類及主要性質(zhì)1.壓鑄鋅合金

1）壓鑄鋅合金的特點熔點低，壓鑄性能很好，具有填充成形容易、可以壓鑄形狀復(fù)雜、薄壁的精密件，鑄件表面光滑，尺寸精度高；結(jié)晶溫度范圍小、不易產(chǎn)生疏松；澆注溫度較低、模具的使用壽命較長；不易粘附模具型壁，不腐蝕模具；力學(xué)性能也較高，特別是抗壓和耐磨性都很好；密度大；鋅合金鑄件能夠很好地接受各種表面處理，如電鍍（Cr、Ni等）、噴涂、噴漆等。7缺點：老化現(xiàn)象尺寸變化----易老化，抗腐蝕性不高。它是鋅合金的應(yīng)用范圍受到限制的主要原因。溫度低于0℃時．其沖擊韌度急劇地降低；溫度升高時，力學(xué)性能下降，且易發(fā)生蠕變。----鋅合金在壓鑄成為鑄件后會發(fā)生尺寸的收縮，開始收縮速度比較快，到三五天以后，大約完成了2/3后收縮速度減慢，尺寸逐漸趨于穩(wěn)定。尺寸變化是由于壓鑄后內(nèi)部組織的變化、濕空氣和高溫引起的腐蝕作用的結(jié)果。二、壓鑄合金分類及主要性質(zhì)1.壓鑄鋅合金

8二、壓鑄合金分類及主要性質(zhì)1.壓鑄鋅合金

2）合金牌號及代號表示方法

合金代號合金牌號9二、壓鑄合金分類及主要性質(zhì)1.壓鑄鋅合金

3）技術(shù)要求

壓鑄鋅合金化學(xué)成分（GB/T13818-2009）

質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%序號合金牌號合金代號主要成分雜質(zhì)含量（不大于）鋁Al銅Cu鎂Mg鋅Zn鐵Fe鉛Pb錫Sn鎘Cd1YZZnAl4AYX040A3.9～4.3≤0.10.030～0.060余量0.0350.0040.00150.0032YZZnAl4BYX040B3.9～4.3≤0.10.010～0.020余量0.0750.0030.00100.0023YZZnAl4Cu1YX0413.9～4.30.7～1.10.030～0.060余量0.0350.0040.00150.0034YZZnAl4Cu3YX0433.9～4.32.7～3.30.025～0.050余量0.0350.0040.00150.0035YZZnAl8Cu1YX0818.2～8.80.9～1.30.020～0.030余量0.0350.0050.00500.0026YZZnAl11Cu1YX11110.8～11.50.5～1.20.020～0.030余量0.0500.0050.00500.0027YZZnAl27Cu2YX27225.5～28.02.0～2.50.012～0.020余量0.0700.0050.00500.002注：YZZnAl4B的Ni含量為0.005～0.02010二、壓鑄合金分類及主要性質(zhì)1.壓鑄鋅合金

壓鑄鋅合金中主要元素的作用

元素含量變化對鑄造性能的影響對力學(xué)性能的影響對抗蝕性能的影響對其他性能的影響Al>4.5%—沖擊韌度下降，其他性能變化不大——>5%—力學(xué)性能下降，合金變脆易發(fā)生晶間腐蝕—<3.5%流動性降低，熱裂和收縮量增加———Cu提高到1.25%—強度和硬度都有所提高可減少晶間腐蝕—>4%—沖擊韌度下降由于鋁，產(chǎn)生晶間腐蝕—Fe存在—力學(xué)性能下降抗蝕性能下降生成Fe-Al化合物、惡化切削性能Pb/Sn/Cd萬分之幾—強度下降產(chǎn)生晶間腐蝕體積和尺寸發(fā)生變化11二、壓鑄合金分類及主要性質(zhì)1.壓鑄鋅合金

鋅合金牌號對照表

中國，合金代號YX040AYX040BYX041YX043YX081YX111YX272北美商業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（NADCA）No.3No.7No.5No.2ZA-8ZA-12ZA-27美國材料試驗學(xué)會（ASTM）AG-40AAG-40BAG-41A12二、壓鑄合金分類及主要性質(zhì)1.壓鑄鋅合金

4）壓鑄鋅合金的應(yīng)用

用鋅合金壓鑄的產(chǎn)品，具有優(yōu)良的表面質(zhì)量，目前已廣泛用于制造玩具、餐具、鎖具、五金裝飾件、電氣與電子鑄件、浴室配件、汽車零配件、拉鏈、金屬扣、表殼、風(fēng)扇、生活用品、家用電器、照相器材、音響、機電產(chǎn)品及零件。合金牌號合金代號特點用途YZZnAl4YX040熔點低，模具壽命長；鑄造工藝性好，可壓鑄特別復(fù)雜的薄壁件；不宜粘模，具有良好的常溫性能；焊接和電鍍性能良好；密度大；抗蝕性差；鋅對有害雜質(zhì)的作用極為敏感，必須采用純度高的原材料進(jìn)行熔制，并對合金嚴(yán)格管理。尺寸穩(wěn)定的合金，用于高精度零件YZZnAl4Cu1YX041中強度合金，用于鍍鉻及不鍍鉻的各種零件YZZnAl4Cu3YX043高強度合金，用于鍍鉻的各種小型薄壁零件13二、壓鑄合金分類及主要性質(zhì)1.壓鑄鋅合金

4）壓鑄鋅合金的應(yīng)用

14二、壓鑄合金分類及主要性質(zhì)2.壓鑄鋁合金

1）壓鑄鋁合金的特點

密度較鋅合金小，比強度大(σb/ρ=9~15)，高溫力學(xué)性能也很好，在低溫下工作時，同樣保持良好的力學(xué)性能（尤其是韌性）；具有良好的耐蝕性，在高溫工作時，仍有良好的抗蝕性和抗氧化性能；鋁合金的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性都很好，并具有良好切削性能；鋁有較大的比熱容和凝固潛熱，大部分的鑄鋁合合均有較小的結(jié)晶溫度間隔；線收縮率較小，具有良好的填充性能、較小的熱裂傾向。鋁合金具有良好的壓鑄性能：15二、壓鑄合金分類及主要性質(zhì)2.壓鑄鋁合金

2）合金牌號及代號表示方法合金牌號

合金代號16二、壓鑄合金分類及主要性質(zhì)2.壓鑄鋁合金

3）技術(shù)要求

壓鑄鋁合金的化學(xué)成分（GB/T15115-2009）

序號合金牌號合金代號化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))/%硅Si銅Cu錳Mn鎂Mg鐵Fe鎳Ni鈦Ti鋅Zn鉛Pb錫Sn鋁Al1YZAlSi10MgYL1019.0~10.0≤0.6≤0.350.45~0.65≤1.0≤0.50—≤0.40≤0.10≤0.15余量2YZAlSi12YL10210.0~13.0≤1.0≤0.35≤0.10≤1.0≤0.50—≤0.40-≤0.10≤0.15余量3YZAlSi10YL1048.0~10.5≤0.30.2~0.50.30~0.500.5~0.8≤0.10—≤0.30-≤0.05≤0.01余量4YZAlSi9Cu4YL1127.5~9.53.0~4.0≤0.50≤0.10≤1.0≤0.50—≤2.90≤0.10≤0.15余量5YZAlSi11Cu3YL1139.5~11.52.0~3.0≤0.50≤0.10≤1.0≤0.30—≤2.90≤0.10—余量6YZAlSi17Cu5MgYL11716.0~18.04.0~5.0≤0.500.50~0.70≤1.0≤0.10≤0.20≤1.40---≤0.10—余量7YZAlMg5Si1YL302≤0.35≤0.25≤0.357.60~8.60≤1.1≤0.15—≤0.15≤0.10≤0.15余量17元素對合金的作用或影響硅可顯著改善合金的流動性，抑制高溫脆性。銅可以提高流動性、抗拉強度和硬度，改善切削性能和減少粘模的傾向，但降低了合金的伸長率和耐蝕性，熱裂傾向增大。鎂可改善合金的流動性，減少粘模傾向，但收縮卻增大。高硅鋁合金中加入少量鎂，可以提高強度極限、彈性極限、疲勞極限和硬度。鋅提高流動性；對于含銅和硅的鋁合金，添加鋅有助于改善力學(xué)性能。鐵鐵能減少粘模傾向，易于壓鑄。但鐵量太多時，形成片狀或針狀組織存在于合金中，使合金鑄造性能變壞，降低力學(xué)性能。鎳增加合金的強度和硬度，減少含鐵量多時所產(chǎn)生的不良影響。錫改善切削性能，但會降低強度和耐蝕性，助長高溫脆性。合金元素對壓鑄鋁合金性能的影響二、壓鑄合金分類及主要性質(zhì)18國內(nèi)外主要壓鑄鋁合金代號對照表二、壓鑄合金分類及主要性質(zhì)合金系列中國GB/T15115-2009美國ASTMB

179-06日本JISH2118:2006歐洲EN1676:1997Al-SiYL102A413.1AD1.1ENAB-47100Al-Si-MgYL101A360.1AD3.1ENAB-43400YL104360.2——Al-Si-CuYL112A380.1AD10.1ENAB-46200YL113383.1AD12.1ENAB-46100Al-MgYL117B390.1AD14.1—YL302518.1——19

壓鑄鋁合金的性能及其他特性表二、壓鑄合金分類及主要性質(zhì)合金牌號YZAlSi10MgYZAlSi12YZAlSi10YZAlSi9Cu4YZAlSi11Cu3YZAlSi17Cu5MgYZAlMg5Si1合金代號YL101YL102YL104YL112YL113YL117YL302抗熱裂性1112145致密性2122245充型能力3132115不粘型性2111225耐濕性2214331加工性3433251拋光性3533351電鍍性2321135陽極處理3533351氧化保護層3334451高溫強度1313234注：1表示最佳，5表示最差20飲料容器；建筑材料；航空航天工業(yè)；地面運輸工業(yè)；造船及發(fā)動機；電氣和電子學(xué)材料；熱交換器輕高比強度高電（熱）導(dǎo)率好的耐蝕特性無磁性無毒低熔點，易溶化和易鑄造機械加工性好成本低二、壓鑄合金分類及主要性質(zhì)2.壓鑄鋁合金

4）壓鑄鋁合金的應(yīng)用

21二、壓鑄合金分類及主要性質(zhì)壓鑄鋁合金特點及應(yīng)用舉例

代號合金特點應(yīng)用舉例YL102具有較好的抗熱裂性能和很好的氣密性，以及很好的流動性，不能熱處理強化，抗拉強度低用于承受低負(fù)荷、形狀復(fù)雜的薄壁鑄件，如各種儀表殼體、汽車機匣、牙科設(shè)備、活塞等YL101較好的抗腐蝕性能，較高的沖擊韌性和屈服強度，但鑄造性能稍差汽車車輪罩、摩托車曲軸箱、自行車車輪、船外機螺旋槳等YL104YL112具有好的鑄造性能和力學(xué)性能，很好的流動性、氣密性和抗熱裂性，較好的切削加工性、拋光性常用作齒輪箱、空冷氣缸頭、發(fā)報機機座、割草機罩子、氣動剎車、汽車發(fā)動機零件，摩托車緩沖器、發(fā)動機零件及箱體，農(nóng)機具用箱體、缸蓋和缸體，3C產(chǎn)品殼體，電動工具、縫紉機零件、漁具、煤氣用具、電梯零件等。YL112的典型用途為帶輪、活塞和氣缸頭等YL113具有特別好的流動性、中等的氣密性和好的抗熱裂性，特別是具有高的耐磨性和低的熱膨脹系數(shù)主要用于發(fā)動機機體、剎車塊、帶輪、泵和其他要求耐磨的零件YL117YL302耐蝕性能強，沖擊韌性高，伸長率差，鑄造性能差汽車變速器的油泵殼體，摩托車的襯墊和車架的聯(lián)結(jié)器，農(nóng)機具的連桿、船外機螺旋槳、釣魚竿及其卷線筒等零件22汽車上的應(yīng)用二、壓鑄合金分類及主要性質(zhì)23摩托車上的應(yīng)用二、壓鑄合金分類及主要性質(zhì)24電動工具上的應(yīng)用二、壓鑄合金分類及主要性質(zhì)251）鎂合金的特點

鎂合金是最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，純鎂密度為1.74g/cm3，鎂合金密度為1.75～1.90g/cm3，故它有很高的比強度，在鑄造材料中僅次于鑄鈦合金和高強度結(jié)構(gòu)鋼。3.壓鑄鎂合金二、壓鑄合金分類及主要性質(zhì)

鎂合金具有明顯的性能優(yōu)勢：比強度和比剛度高；導(dǎo)熱導(dǎo)電性能好；電磁屏蔽能力強；良好的壓鑄成型性能、阻尼性能、減振性能及切削加工性能；回收利用率高；被譽為21世紀(jì)的綠色工程材料.

26鎂合金的優(yōu)點質(zhì)輕，其密度是鋁的2/3、鋼的1/4，比強度和比剛度高;具有優(yōu)良的阻尼減振性能，疲勞強度比鋁合金高;受沖擊載荷時，所吸收的能量比鋁合金大一半以上;具有熔點低、凝固快、凝固收縮小、不腐蝕鋼質(zhì)模具等特點；易于回收和切削加工;具有良好的電磁屏蔽性能、導(dǎo)熱導(dǎo)電性能;鎂含金具有優(yōu)良的脫模性能，在壓鑄時，與鐵的親和力小，即使采用較小的出模斜度也不會出現(xiàn)粘?，F(xiàn)象。二、壓鑄合金分類及主要性質(zhì)27鎂與氧的化學(xué)親和力很大，且表面生成的氧化鎂膜是不致密的，故氧化劇烈很易燃燒。因此鎂的熔煉和鑄造均需采用專門的防護措施。鑄鎂合金的結(jié)晶溫度間隔一般都比較大，組織中的共晶體量也較少，體收縮和線收縮均較大，鎂合金壓鑄時，易產(chǎn)生縮松和熱裂。鎂的標(biāo)準(zhǔn)電極電位較低，其表面形成的氧化膜是不致密的，因而抗蝕性較低，故鎂鑄件常需進(jìn)行表面氧化處理和涂漆保護。鎂合金的缺點二、壓鑄合金分類及主要性質(zhì)28二、壓鑄合金分類及主要性質(zhì)3.壓鑄鎂合金

2）合金牌號及代號表示方法合金牌號

合金代號

29鎂作為一種迅速崛起的工程金屬材料，每年以15％的速率保持快速增長。得益于中國汽車工業(yè)和3C等行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，鎂合金行業(yè)令市場看好。其中，汽車行業(yè)的輕量化、環(huán)?；枨?，尤其是新能源汽車的發(fā)展，以及鎂合金研發(fā)技術(shù)和回收利用技術(shù)的不斷進(jìn)步，促使鎂合金壓鑄件的廣泛應(yīng)用，其中80％是汽車工業(yè)的應(yīng)用。與此同時，鎂合金在醫(yī)藥化工和航空航天工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用也在不斷拓展。

3）應(yīng)用范圍二、壓鑄合金分類及主要性質(zhì)3.壓鑄鎂合金

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鎂合金進(jìn)氣歧管奔馳鎂合金坐椅框架

鎂合金輪轂鎂合金車架鎂合金在道路交通工具上的應(yīng)用二、壓鑄合金分類及主要性質(zhì)31移動電話殼體攝象機殼體手鋸殼體鎂合金在3C產(chǎn)品和手動工具上的應(yīng)用攝象機殼體攝象機殼體移動電話殼體手鋸殼體二、壓鑄合金分類及主要性質(zhì)32鎂合金照相機外殼鎂合金手機外殼二、壓鑄合金分類及主要性質(zhì)33銅合金的密度大、熔點高，價格較貴；力學(xué)性能高，其絕對值超過鋅、鋁和鎂等合金；銅合金在大氣中及海水中都有良好的抗蝕性能；具有小的摩擦因數(shù)，耐磨性也很好；疲勞極限和導(dǎo)熱性都很高；線膨脹系數(shù)較?。汇~合金的導(dǎo)電性能好，并且具有抗磁性能。四、銅合金二、壓鑄合金分類及主要性質(zhì)1）壓鑄銅合金的特點

34四、銅合金二、壓鑄合金分類及主要性質(zhì)2）壓鑄銅合金的應(yīng)用

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在電力行業(yè)中，用來制作變壓器、開關(guān)插接元件和聯(lián)接器等；在電機制造中，用來制作定子、轉(zhuǎn)子和軸頭等；在五金行業(yè)中，一般用來制作耐高溫、耐蝕、耐磨的構(gòu)件，如管道配件、汽車撥叉、標(biāo)牌、門鎖、家具配件、消防噴頭、五金裝飾件等。應(yīng)用實例（1）銅合金軸承銅合金管件水咀本體水龍頭二、壓鑄合金分類及主要性質(zhì)36應(yīng)用實例（2）二、壓鑄合金分類及主要性質(zhì)

375.鉛合金和錫合金

Pb合金和Sn合金是壓鑄生產(chǎn)中最先使用的合金。但由于其力學(xué)性能不高，這類合金的年產(chǎn)量很低。

用加有銻（Sb）和銅的錫基合金能制造出精度很高的壓鑄件-----制造煤氣表和水表中數(shù)碼齒輪的理想材料，-----制造復(fù)雜的電氣儀表小零件。目前，在專門的高速壓鑄機（熱壓室）上仍在繼續(xù)進(jìn)行印刷鉛字的小規(guī)模生產(chǎn)。合金的密度大，抗腐蝕性好，----制造汽車平衡重塊或蓄電池