压铸锌合金试验方法

1 试验材料及设备

试验以纯金属Zn 99 .99 % 、Al 99 .85 % 、Cu99 .90%、Mg 99.80%为原材料, 干燥的木炭为覆盖剂, 工业用氯化铵为精炼剂。采用马弗炉—石墨粘土坩埚熔制合金并铸锭, 工业试验选择在750kg 工频无芯感应电炉内进行。

2 试验工艺

已有的压铸锌合金熔炼工艺有两种:一种是先熔铜再加铝锌镁的一步熔炼法;另一种是预先熔制Al -Cu 中间合金再熔制锌合金的两步熔炼法。前者由于须在超过1000℃的高温下操作, 故生产中很少采用;后者虽被广泛采用, 但仍有高温操作且工序较为繁杂的缺点。为此, 我们分析提出了合金的低温直接熔炼新工艺, 即先将所需铜量加入锌熔体熔化,再依次加入铝镁和剩余锌量。该法能克服老工艺的不足, 试验制取的合金锭经检测质量完全合格 。

压铸锌合金以锌为基加入其他元素组成的合金。常加的合金元素有铝、铜、镁、镉、铅、钛等。锌合金熔点低，流动性好，易熔焊，钎焊和塑性加工，在大气中耐腐蚀，残废料便于回收和重熔；但蠕变强度低，易发生自然时效引起尺寸变化。熔融法制备，压铸或压力加工成材。按制造工艺可分为铸造锌合金和变形锌合金。

出于提高经济效益和谋求企业长期可持续发展的考虑, 主产电解锌锭的湿法炼锌厂大都乐于将锌的深加工制品列为自己的产品开发对象, 其中较多的是生产压铸锌合金。压铸锌合金为Zn -Al-Cu -Mg 系四元合金, 由于具有熔点较低, 铸型寿命长, 铸件尺寸精度高, 力学性能优良且易电镀等优点, 被广泛用作压铸零件及复杂形状铸件, 深受用户欢迎。目前我国珠江三角洲一带压铸锌合金的用量达20 ～ 30 万t/a , 主要用于生产各种档次的玩具及汽车零部件等, 随着国内近年汽车、摩托车工业以及建筑、家庭用具等行业的快速发展, 压铸锌合金的需求量将会较快增长。

目前, 我国的压铸锌合金多集中在金属加工厂及乡镇企业生产, 各厂家的规模大小不一且分散, 因此, 炼锌企业提供压铸锌合金产品也是对市场的有效补充。某万吨级湿法炼锌企业于1996 年以制取ZZnAlD41 合金为例开发压铸锌合金获得成功, 同时形成2500t/a 的合金生产能力, 试验探索出合金低温直接熔炼新工艺, 效果较好 。

1 温度的影响

温度是实现熔炼工艺的重要保证, 在金属的熔化, 烧损和炉龄等方面均有重要作用。由于新工艺的独特性, 其合金制取可在600 ℃以下完成,试验条件下, 温度对熔化无显著影响, 但综合分析, 生产上选用570 ℃熔制合金较为适宜。

2 覆盖剂的影响

理论上讲, 覆盖剂的加入能减少合金中元素的氧化、蒸发及吸气。因此, 试验选用了木炭作覆盖剂。结果说明, 锌合金的吸气倾向小, 在未使用木炭熔炼时也极少气体析出, 且合金烧损小, 而木炭的加入反会给操作带来不便, 并加大渣中合金液的夹带量。考虑到工频无芯感应电炉密封性好, 而且其内合金液受电磁作用自动搅拌, 故生产上可少加或不加木炭等覆盖剂。

3 精炼剂的影响

精炼剂用于合金液的除气、除渣有极好的效果。据介绍, 在450～ 470℃时用钟罩压入氯化铵, 可去除锌合金液中近80 %的氧化物和70%的金属间化合物, 从而使合金质量得以保证。但我们试验亦发现, 使用氯化铵精炼(量约金属料总重的0 .12 %)会使合金熔损率增大, 同时过程中产生大量烟雾和氨气, 有可能恶化操作环境, 而仅用静置澄清的办法, 也能获得断面组织致密, 无熔渣及夹杂物的合金锭。因此, 生产上可根据回炉料多少来决定是否进行造渣操作以及需要加入的氯化铵量。

4 Al-Cu 中间合金制取

常规两步熔炼法先预制中间合金, 主要是便于高熔点金属铜的加入以及缩短锌合金熔制时间。根据相图选定含Cu33.2%的Al -Cu 共晶成分, 其熔化点为548℃, 能实现在锌熔体中尽快熔化。试验观察到, 高温Al -Cu 合金液凝固时有大量气体析出,且Al 2O3 悬浮性渣量大。合金总熔损率平均已高达7 %左右, 说明过程中有较大数量的金属(主要为Al)损失 。

尽管新工艺熔制合金比常规两步熔炼法时间长1 倍左右, 但其合金熔损量并未增加太多, 而且由于旧工艺有高温熔铜环节, 使制取过程总能耗略高于新工艺或两者基本持平。多次试验测得新旧工艺的总熔损率平均分别约为1 .35 %和1.12 %, 据此可计算两工艺在合金制取中的金属损失费用。新工艺在经济上存在一定优势, 显然, 当年产合金量达1 万t 时, 新工艺可比老工艺年节省费用约18.9 万元。

(1)湿法炼锌企业中开发生产压铸锌合金, 避免了锌锭二次重熔, 利于节约能源和降低合金生产成本。

(2)新工艺利用了铜在锌熔体内的合金熔化, 故能实现低温下直接熔炼, 该法克服了常规两步熔炼法的不足, 具有经济、便捷及实用性。

(3)合金制取选择工频无芯感应电炉为宜, 因为该炉密封性好, 过程中可少加或不加木炭覆盖, 而且由于熔体的自动搅拌作用能使合金成分均匀, 造渣效果好, 并能减轻劳动强度和利于操作。

(4)加入精炼剂能明显提高压铸锌合金锭的质量, 但同时合金的熔损率也相应增大, 故生产上应酌情控制精炼剂的加入量 。

铝合金们窗活动角码均为欧洲系统窗创始，初衷是减少铝合金门窗的加工难度。减少不合格品的浪费，国内也有生产，材质主要分为四类：

1、压铸锌合金类；

2、挤压类铝合金类；

3、工程塑料类；

4、铁板材折弯类 。

第1章 概述

1.1 铸造工艺与压力铸造

1.2 典型的压铸填充理论

1.3 压铸工艺特点

1.4 压铸工艺应用与发展

复习思考题

第2章 压铸合金

2.1 压铸用合金性能

2.2 常用压铸合金

2.2.1 压铸锌合金

2.2.2 压铸铝合金

2.2.3 压铸镁合金

2.2.4 压铸铜合金

2.3 压铸合金的熔炼

2.3.1 熔炼设备

2.3.2 合金的熔炼

复习思考题

第3章 压铸件设计

3.1 压铸件基本结构设计

3.1.1 壁厚和肋

3.1.2 铸造圆角

3.1.3 脱模斜度

3.1.4 铸孔、槽隙与铆钉头

3.1.5 螺纹与齿轮

3.1.6 凸纹、网纹、文字、标志和图案

3.1.7 嵌件

3.2 压铸件结构设计的工艺性

3.3 压铸件的技术要求

3.3.1 尺寸精度

3.3.2 形位公差

3.3.3 表面质量

3.3.4 加工余量

复习思考题

第4章 压铸机

4.1 压铸机的种类和应用特点

4.1.1 压铸机的分类

4.1.2 压铸机的压铸过程及特点

4.2 压铸机的基本结构

4.3 压铸机的选用

4.3.1 确定压铸机的锁模力

4.3.2 压室容量的估算

4.3.3 开模行程的核算

复习思考题

第5章 压铸工艺

5.1 压力

5.1.1 压射力

5.1.2 比压及其选择

5.2 速度

5.2.1 压射速度

5.2.2 内浇口速度

5.3 温度

5.3.1 合金浇注温度

5.3.2 压铸模的温度

5.4 时间

5.4.1 充填时间

5.4.2 持压时间

5.4.3 留模时间

5.5 涂料

5.6 压铸件的缺陷

5.7 压铸件的整修和处理

5.7.1 压铸件的清理

5.7.2 压铸件浸渗处理

5.7.3 压铸件的后处理和表面处理

复习思考题

第6章 压铸模设计概述

6.1 压铸模的基本结构

6.2 压铸模设计程序概述

6.3 分型面设计

6.3.1 分型面的类型

6.3.2 分型面的选择

复习思考题

第7章 浇注系统和排溢系统设计

7.1 浇注系统的结构、分类及作用

7.1.1 浇注系统的结构

7.1.2 浇注系统的分类

7.1.3 浇注系统的作用

7.2 浇注系统设计

7.2.1 内浇口设计

7.2.2 直浇道设计

7.2.3 横浇道设计

7.3 排溢系统设计

7.3.1 排溢系统组成

7.3.2 溢流槽设计

7.3.3 排气槽设计

复习思考题

第8章 模架和成形零件设计

8.1 模架设计

8.1.1 模架的基本结构和组成

8.1.2 模架设计原则

8.1.3 镶块的布置

8.2 成形零件的结构

8.2.1 整体式结构

8.2.2 镶拼式结构

8.2.3 镶拼式结构的设计原则

8.2.4 镶拼式结构的固定和止转形式

8.3 成形尺寸计算

8.3.1 合金的收缩

8.3.2 影响压铸件尺寸的因素

8.3.3 成形部分尺寸计算

8.4 结构零件的设计

8.5 加热与冷却系统设计

8.5.1 模具加热系统设计

8.5.2 模具冷却系统设计

复习思考题

第9章 抽芯机构设计

9.1 抽芯机构概述

9.1.1 抽芯机构的组成

9.1.2 抽芯力

9.1.3 抽芯机构设计原则

9.2 液压抽芯机构

9.2.1 液压抽芯机构的组成

9.2.2 液压抽芯机构的动作原理

9.2.3 液压抽芯器的选用及安装

9.3 斜销抽芯机构

9.3.1 斜销抽芯机构的组成

9.3.2 斜销抽芯机构的设计

9.3.3 斜销工作段尺寸的计算与选择

9.4 弯销抽芯机构

9.4.1 弯销抽芯机构的组成

9.4.2 弯销抽芯机构的设计

9.4.3 变角弯销的设计

9.5 斜滑块抽芯机构

9.5.1 斜滑块抽芯机构的组成

9.5.2 斜滑块抽芯机构的设计原则

9.5.3 斜滑块的设计

9.5.4 斜滑块的基本形式和拼合形式

复习思考题

第10章 推出机构设计

10.1 推出机构概述

10.1.1 推出机构的组成与分类

10.1.2 推出机构设计原则

10.2 推杆推出机构

10.2.1 推杆推出机构的结构形式

10.2.2 推杆的推出端及其截面形状

10.2.3 推杆的固定和配合

10.3 推管推出机构

10.4 卸料板推出机构

10.4.1 卸料板推出机构的组成

10.4.2 卸料板推出机构的分类

10.4.3 卸料板推出机构的设计原则

10.5 其他推出机构

10.6 推出机构的复位与导向

10.6.1 推出机构的复位

10.6.2 推出机构的预复位

复习思考题

第11章 压铸新工艺

11.1 真空压铸

11.1.1 真空压铸特点

11.1.2 真空压铸装置及抽真空方法

11.2 充氧压铸

11.2.1 充氧压铸的特点

11.2.2 充氧压铸装置及其工艺

11.2.3 定向抽气加氧压铸

11.3 精速密压铸

11.4 半固态压铸

11.4.1 半固态压铸的特点

11.4.2 触变铸造装置

11.4.3 流变铸造装置

复习思考题

第12章 压铸模的技术要求

12.1 压铸模零件技术要求

12.1.1 压铸模零件的公差与配合

12.1.2 压铸模零件的形位公差和表面粗糙度

12.2 压铸模总体安装技术要求

12.2.1 压铸模装配图需标明的技术要求

12.2.2 压铸模外形和安装部位的技术要求

12.2.3 压铸模总体装配精度的要求

12.3 压铸模的材料选择

复习思考题

附录A 压铸模术语

附录B 压铸模零件技术条件

附录C 压铸模技术条件

参考文献

本标准修改采用ASTM B 240—07《锌和锌铝合金铸件和压铸件标准规范》。

本标准和ASTM B 240一07相比，在主要技术内容上存在如下差异：

——未采用ASTM B 240—07的术语和订货信息；

——未采用ASTM B 240—07的引用文件，用我国的标准代替相对应的ASTM标准；

——增加了附录B压铸锌合金牌号对照及典型力学、物理性能表，性能表中部分采用了ASTM B 86--06附表中的典型力学和物理性能；

——增加了锌合金压铸件的分类和分级；

——增加了压铸件尺寸和其他技术要求。

本标准代替GB/T 13821—1992《锌合金压铸件》。

本标准与GB/T 13821--1992相比，主要技术内容变化如下：

——修改了锌合金压铸件的分类；