压铸件常用材料,基础篇:3.3.5)DFM压铸件-材料选择
本章目地:掌握常见的铸件材料和型号。
在选择铝压铸材料时,产品外观设计技术工程师应根据产品的使用性能、使用性能、运行条件、合理性和铝压铸原材料的特点,有效选择合适的铝压铸原材料。常见的铝压铸原料包括铝合金型材、锌合金材料和压铸铝。
铝合金型材是目前应用更广泛的铝压铸原料,广泛应用于汽车工业、摩托车工业生产、航天工程等
铝合金材料的特性如下
1)铝合金材料密度相对较小,仅为铁、铜、锌的1/3,强度和刚度高是突出优势。
2)铝合金型材具有良好的导电性和导热性。
3)铝合金型材具有良好的抗氧化腐蚀性。在空气中,铝合金的表面很容易形成细的三氧化二硫氧化层,可以阻止进一步的氧化反应。
4)铝合金型材具有良好的铝压铸特性。铝合金铸造工艺简单,成型切削性能优异,物理性能高,耐腐蚀性强。它是一种具有巨大发展潜力的铝合金,取代了钢铸件。
5)铝合金材料具有良好的高温机械性能,在低温下工作时保持良好的物理性能。
6)铝合金材料的主要缺点很容易在更终凝结处造成较大的集中缩松。此外,铝合金型材和铁具有很强的感染力,容易在冷室压铸机上起泡。
铝合金的应用如表5-1所示。
锌合金材料的特点如下:
1)锌合金材料具有良好的锻造性能、物理性能和延展性,广泛应用于传统机械零件、五金、五金锁、玩具等领域。
2)锌合金材料具有良好的电导热性、良好的振动阻尼性和良好的磁屏蔽性,在电子、电信网络和电气产品中的应用越来越多。
3)锌合金材料是一种通用、可靠、低成本的原材料,易于铝压铸生产。锌合金材料铝压铸特性好,铝压铸外观复杂,壁厚,加工精度高。鉴于锌合金材料的厚壁锻造性能,可以满足轻质产品和成本控制的需要。
4)与铝合金型材和压铸铝相比,锌合金材料具有较高的抗压强度、抗拉强度、冲击韧性和强度,延伸率较好。
5)锌合金压铸件的表面非常干净,不直接用于表面处理。同时,也很容易进行相应的表面处理,如抛光、电镀工艺、油漆等,以获得更好的表面质量。
6)锌合金材料熔点高,熔化在385℃。与铝合金型材和压铸铝相比,锌合金材料更容易铝压铸成型。
7)耐腐蚀性差。当锌合金成分中残留的铅、镉、锡超过要求时,可能会慢慢老化变形,体现为体积膨胀,物理性能(尤其是可塑性)明显降低,时间长了会开裂。
8)及时性。如果使用时间过长,锌合金压铸件的形状和规格会略有变化。
9)锌合金材料不适用于高温和超低温的工作氛围。锌合金材料在常温下具有良好的物理性能,但高温下的抗压强度和低温下的抗冲击性能显著降低。锌合金材料很容易老化,这也是锌合金材料使用范围有限的一个重要原因。锌合金材料温度范围窄,温度过低-10℃时,冲击韧性大大降低。当温度升高时,物理性能降低,容易产生应力松弛。因此,承载部件的环境温度一般不超过l00℃。严格控制锌合金原料的纯度和冶炼工艺,在锌合金材料中加入少量Mg和适量Cu,可减少或消除衰老,提高切削性能。
锌合金材料的使用主要分为表5-2两类。
压铸铝的特点如下
1)压铸铝被称为“21世纪初绿色建筑原料”,其硬度为铝合金材料的2/3和钢材的1/4,但其强度和比刚度均优于铝合金型材和钢材,远远超过橡胶制品。它是一种优质轻质的结构材料。
2)压铸铝具有良好的能量吸收和振动消化吸收特性,可减少商品外壳的噪声传输,可吸收健身运动部件的振动,提高部件的使用寿命。
3)具有良好的磁屏蔽材料性能,能提供电子产品,防止计算机辐射。(金属磁屏蔽材料都很好)
4)刚度好,抗冲击性好。
5)可塑性好,易成型,能使产品外观设计协调,提高产品水平。
6)压铸铝熔点高,促进超低温变形小,加工精度高,有利于一次成型;与铁的吸引力小,对模具的附着力小,有利于提高生产效率和产品寿命;压铸铝良好的循环性能有利于复杂零件和细零件的生产和制造。
7)机械加工制造的更佳特点是切削速度小,钻削效果明显,数控刀片坚固耐用。
8)排热性好,仅次于铝合金型材。
9)尺寸稳定性好,工作温度和时间变化对规格影响不大。
10)可100%重建。
11)压铸铝在空气中容易氧化,镁合金压铸件成型后需要表面处理,以提高耐腐蚀性,提高零件的表面质量。常见的表面处理包括电镀工艺、喷漆、阳极氧化等。同时,压铸铝具有连续高温延性大、热裂性大的缺陷。
常用的压铸铝应用如表5-3。
各种金属铝压铸后的特点如下:
锌:铝压铸金属容易,生产中小型构件时经济发展,易镀晶,抗拉强度高,可塑性高,锻造使用寿命长。
铝:重量轻,生产制造复杂,厚壁铸件尺寸稳定性高,耐腐蚀性强,物理性能好,导热性高,导电性高,高温环境抗压强度仍然很高。
镁:机械加工制造方便,抗压强度净重较高,铝压铸金属材料常用较轻。
铜:硬度大,耐腐蚀性强,铝压铸金属材料中常见的物理性能更好,耐磨,耐压强度接近钢。
铅和锡:密度高,加工精度高,可作为独特的耐腐蚀构件。考虑到公共卫生服务,这些铝合金不能用作食品工业和储存设备。铅锡锑的金属(有时含少量铜)可用于丝网印刷中的手工铅印及其烫印。
铝压铸铝、铜、镁、锌的质量限制分别为70磅(32kg)、10磅(4.5kg)、44磅(20kg)及其75磅(34kg)。
常见的压铸铝合金有:ADC12、YL13、YL102、A380、A360等
常见的压铸锌合金一般有:3#Zn;
目前,广泛应用于珠江三角洲的铝合金型材是ADC12,在压铸成型、钻孔、物理性能等方面具有良好的主要性能。