鋁合金壓鑄件的設計和質量要求

壓鑄工藝簡介

壓力鑄造（簡稱壓鑄）是近代金屬成型加工工藝中發(fā)展較快的一種少無切削的特種鑄造方法。工藝實質是在高壓作用下，使液態(tài)或半液態(tài)金屬以較高的速度充填壓鑄型型腔，并在壓力下成型和凝固而獲得鑄件的方法。

壓鑄工藝的特點：高速高壓是壓力鑄造的主要特征。常用的工作壓力為數(shù)十兆帕，填充速度約為16~80m/s，金屬液填充模具型腔時間極短，約為0.01~0.2s。與其它鑄造方法相比，壓鑄有以下三方面優(yōu)點：

1.產品質量好

鑄件尺寸精度高，一般相當于6~7級，甚至可達4級；表面光潔度好，一般相當于5~8級；強度和硬度較高，強度一般比砂型鑄造提高25~30％，但延伸率降低約70％；尺寸穩(wěn)定，互換性好；可壓鑄薄壁復雜的鑄件。

2.生產效率高

機器生產率高，例如國產J1113型臥式冷空壓鑄機平均八小時可壓鑄600～700次，小型熱室壓鑄機平均每八小時可壓鑄3000~7000次；壓鑄型壽命長，一付壓鑄型，壓鑄鐘合金，壽命可達幾十萬次，上百萬次；易實現(xiàn)機械化和自動化。

3.經(jīng)濟效果優(yōu)良

由于壓鑄件表泛光潔等優(yōu)點。一般不再進行機械加工而直接使用，或加工量很小，所以既提高了金屬利用率，又減少了大量的加工設備和工時；鑄件價格便易；可以采用組合壓鑄以其他金屬或非金屬材料。既節(jié)省裝配工時又節(jié)省金屬。

壓鑄是金屬成型方法之一，是實現(xiàn)少切屑，無切屑的有效途徑，應用很廣，發(fā)展很快。目前壓鑄合金不再局限于有色金屬的鋅、鋁、鎂和銅，而且也逐漸擴大用來壓鑄鑄鐵和鑄鋼件。壓鑄件的尺寸和重量，取決于壓鑄機的功率。由于壓鑄機的功率不斷增大，鑄件形尺寸可以從幾毫米到1～2m；重量可以從幾克到數(shù)十公斤。國外可壓鑄直徑為2m，重量為50kg的鋁鑄件。

壓鑄合金

用于生產壓鑄件的金屬材料有多為鋁合金、純鋁、鋅合金、銅合金、鎂合金、鉛合金、錫合金等有色金屬，黑色金屬很少采用。

壓鑄鋁合金材料常識

1.硅（Si）

硅是大多數(shù)壓鑄鋁合金的主要元素。硅與鋁能組成固溶體。在577℃時，硅在鋁中的溶解度為1.65％，室溫時為0.2％、含硅量至11.7％時，硅與鋁形成共晶體。提高合金的高溫造型性，減少收縮率，無熱裂傾向。當合金中含硅量超過共晶成分，而銅、鐵等雜質又多時，即出現(xiàn)游離硅的硬質點，使切削加工困難，高硅鋁合金對鑄件坩堝的熔蝕作用嚴重。

2. 銅（Cu）

銅和鋁組成固溶體，當溫度在548℃時，銅在鋁中的溶解度應為5.65％，室溫時降至0.1％左右，增加含銅量，能提高合金的流動性，抗拉強度和硬度，但降低了耐蝕性和塑性，熱裂傾向增大。

3. 鎂（Mg）

在高硅鋁合金中加入少量（約0.2～0.3％）的鎂，可提高強度，提高了合金的切削加工性。含鎂8％的鋁合金具有優(yōu)良的耐蝕性，但其鑄造性能差，在高溫下的強度和塑性都低，冷卻時收縮大，故易產生熱裂和形成疏松。

4. 鋅（Zn）

鋅在鋁合金中能提高流動性，增加熱脆性，降低耐蝕性，故應控制鋅的含量在規(guī)定范圍中。

5. 鐵（Fe）

在所有鋁合金中都含有害雜質。因鋁合金中含鐵量太高時，鐵以FeAl3、Fe2Al7和Al－Si－Fe的片狀或針狀組織存在于合金中，降低機械性能，這種組織還會使合金的流動性減低，熱裂性增大，但由于鋁合金對模具的粘附作用十分強烈，當鐵含量在0.6％以下時尤為強烈。當超過0.6％后，粘模現(xiàn)象便大為減輕，故含鐵量一般應控制在0.6～1％范圍內對壓鑄是有好處的，但不能超過 1.5％。

6. 錳（Mn）

錳在鋁合金中能減少鐵的有害影響，能使鋁合金中由鐵形成的片狀或針狀組織變?yōu)榧毭艿木w組織，故一般鋁合金允許有0.5％以下的錳存在。含錳量過高時，會引起偏析。

7. 鎳（Ni）

鎳在鋁合金中能提高合金的強度和硬度，降低耐蝕性。鎳與鐵的作用一樣，能減少合金對模具的熔蝕，同時又能中和鐵的有害影響，提高合金的焊接性能。

當鎳含量在1～1.5％時，鑄件經(jīng)拋光能獲得光潔的表面。由于鎳的來源缺乏，應盡量少采用含鎳的鋁合金。

8. 鈦（Ti）

鋁合金中加入微量的鈦，能顯著細化鋁合金的晶粒組織，提高合金的機械性能，降低合金的熱裂傾向。