機械工程師在選擇壓鑄材料時,應當根據產品的作用性能、工藝性能、生產條件、經濟性以及壓鑄材料的特點等各種因素,合理選擇正確的壓鑄材料。常用的機械零件壓鑄材料包括鋁合金、鋅合金和鎂合金等。
鋁合金是目前應用較多的壓鑄材料,廣泛應用于汽車工業、摩托車工業、航空航天等。鋁合金的特點如下:
1)鋁合金的密度較小,僅為鐵、銅、鋅的1/3左右,比強度和比剛度高是其突出優點。
2)鋁合金具有良好的導電、導熱性能。
3)鋁合金抗氧化腐蝕性能好。在空氣中,鋁的表面容易生成一層致密的三氧化二硫氧化膜,能阻止進一步被氧化。
4)鋁合金具有良好的壓鑄性能。鋁合金壓鑄工藝簡單,成形及切削加工性能良好,具有較高的力學性能及耐蝕性,是代替鋼鐵鑄件具有潛力的合金。
5)鋁合金的高溫力學性能很好,在低溫下工作時同樣保持良好的力學性能。
6)鋁合金的缺點是容易在后面凝固處產生大的集中縮孔。此外,鋁合金與鐵有很強的親和力,易粘模,應在冷室壓鑄機上壓。
鋅合金也比較常見,鋅合金的特點如下:
1)鋅合金具有優良的鑄造性能、力學性能、韌性,在傳統的機械件、五金件、鎖具、玩具等行業應用很廣。
2)鋅合金具有優良的電和熱傳導性能、良好的振動阻尼特性、良好的電磁屏蔽性能’在電子、電信、家電產品上應用不斷增長。
3)鋅合金是一種通用、可靠、低成本的材料,易于壓鑄生產。鋅合金具有良好的壓鑄性能,因此更容易壓鑄形狀復雜、薄壁、尺寸精度高的產品。由于鋅合金的薄壁鑄造性能,可實現產品輕量化和降低成本的要求。
4)與鋁合金和鎂合金相比,鋅合金具有較高的抗拉強度、屈服強度、沖擊韌度和硬度、較好的伸長率。
5)鋅合金壓鑄件表面非常光滑,可不作表面處理直接使用,同時也比較容易進行各種表面處理,如拋光、電鍍、噴涂等,以獲得更佳的表面質量。
6)鋅合金熔點低,在385℃熔化,相比于鋁合金和鎂合金,鋅合金容易壓鑄成形。
7)耐蝕性差。當鋅合金成分中雜質元素鉛、鎘、錫超過標準時,將會逐漸老化而發生變形,表現為體積脹大、力學性能(特別是塑性)顯著下降,時間長了就會破裂。
8)時效性。使用時間過長,鋅合金壓鑄件的形狀和尺寸會稍有變化。
9)鋅合金不宜在高溫和低溫的工作環境下使用。鋅合金在常溫下具有良好的力學性能,但在高溫下抗拉強度和低溫下沖擊性能都顯著下降。鋅合金容易老化,這是鋅合金的應用范圍受到限制的主要原因。鋅合金的工作溫度范圍較窄,溫度低于一10℃時,其沖擊韌度急劇降低,溫度升高時,力學性能下降,且易發生蠕變,因此,受力零件的溫度一般不超過lOOC。嚴格控制鋅合金原材料的純度和熔煉藝藝過程,在鋅合金中添加少量的Mg和適量的Cu,可以減輕或消除老化現象及改善切削加工性能。
還有一種就是鎂合金,鎂合金的特點如下:
1)鎂合金被稱為“21世紀的綠色工程材料”,其密度為鋁合金的2/3、鋼鐵的1/4,但比強度和比剛度均優于鋁合金和鋼鐵,遠遠高于工程塑料,是一種優良、輕質的結構材料。
2)鎂合金具有良好的能量吸收及振動吸收特性,用于產品外殼可以減少噪聲傳遞,用于運動零部件可吸收振動,延長零件使用壽命。
3)具有良好的電磁屏蔽性,可以提供電子產品的防電磁輻射性。
4)剛性好,耐沖擊。
5)延展性好,易成形,可使產品設計具有靈活性,提升產品檔次。
6)鎂合金熔點低,使得低溫變形小,尺寸精度高,有利于一次開模成形;與鐵的親和力小,對模具的粘附現象小,有利于提高生產率和模具壽命;而且鎂合金良好的流動性能有利于復雜件和細小件的生產。
7)機械加工性能好,所需切削力小、切削效果好、刀具使用壽命長。
8)散熱性好,僅次于鋁合金。
9)尺寸穩定性好,環境溫度和時間變化對尺寸的影響小。
10)可100%再生。
11)鎂合金在空氣中易氧化,鎂合金壓鑄件成形后必須經過表面處理,提高耐蝕性,改善零件表面質量。常用的表面處理方法包括電鍍、噴涂、陽極氧化等。同理鎂合金有高溫脆性大、熱裂傾向大的缺點。
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