基础篇：3.3.5）DFM压铸件-材料选择

本章目的：了解压铸件常用材料和牌号。

1.常用压铸材料介绍

产品设计工程师在选择压铸材料时,应当根据产品的使用性能、工艺性能、生产条件、经济性以及压铸材料的特点等各种因素,合理选择正确的压铸材料。常用的压铸材料包括铝合金、锌合金和镁合金等。

2.铝合金

铝合金是目前应用最多的压铸材料,广泛应用于汽车工业、摩托车工业、航空航天等

铝合金的特点如下

1)铝合金的密度较小,仅为铁、铜、锌的1/3左右,比强度和比刚度高是其突出优点。

2)铝合金具有良好的导电、导热性能。

3)铝合金抗氧化腐蚀性能好。在空气中,铝的表面容易生成一层致密的三氧化二硫氧化膜,能阻止进一步被氧化。

4)铝合金具有良好的压铸性能。铝合金压铸工艺简单,成形及切削加工性能良好,具有较高的力学性能及耐蚀性,是代替钢铁铸件最具潜力的合金。

5)铝合金的高温力学性能很好,在低温下工作时同样保持良好的力学性能。

6)铝合金的缺点是容易在最后凝固处产生大的集中缩孔。此外,铝合金与铁有很强的亲和力,易粘模,应在冷室压铸机上压铸。

铝合金的应用见表5-1。

3.锌合金

锌合金的特点如下:

1)锌合金具有优良的铸造性能、力学性能、韧性,在传统的机械件、五金件、锁具、玩具等行业中应用很广。

2)锌合金具有优良的电和热传导性能,良好的振动阻尼特性、良好的电磁屏蔽性能,在电子、电信、家电产品中的应用不断增长。

3)锌合金是一种通用、可靠、低成本的材料,易于压铸生产。锌合金具有良好的压铸性能,因此更容易压铸形状复杂、薄壁、尺寸精度高的产品。由于锌合金的薄壁铸造性能,可实现产品轻量化和降低成本的要求。

4)与铝合金和镁合金相比,锌合金具有较高的抗拉强度、屈服强度、冲击韧度和硬度、较好的伸长率。

5)锌合金压铸件表面非常光滑,可不作表面处理直接使用,同时也比较容易进行各种表面处理,如抛光、电镀、喷涂等,以获得更佳的表面质量。

6)锌合金熔点低,在385℃熔化,相比于铝合金和镁合金,锌合金最容易压铸成形。

7)抗腐蚀性差。当锌合金成分中杂质元素铅、镉、锡超过标准时,将会逐渐老化而发生变形,表现为体积胀大,力学性能(特别是塑性)显著下降,时间长了就会破裂。

8)时效性。使用时间过长,锌合金压铸件的形状和尺寸会稍有变化。

9)锌合金不宜在高温和低温的工作环境下使用。锌合金在常温下具有良好的力学性能,但在高温下抗拉强度和低温下冲击性能都显著下降。锌合金容易老化,这是锌合金的应用范围受到限制的主要原因。锌合金的工作温度范围较窄,温度低于-10℃时,其冲击韧度急剧降低。温度升高时,力学性能下降,且易发生蠕变,因此,受力零件的温度一般不超过l00℃。严格控制锌合金原材料的纯度和熔炼工艺过程,在锌合金中添加少量的Mg和适量的Cu,可以减轻或消除老化现象及改善切削加工性能。

锌合金的应用主要分为两大类,见表5-2。

4.镁合金

镁合金的特点如下

1)镁合金被称为“21世纪的绿色工程材料”,其密度为铝合金的2/3,钢铁的1/4,但比强度和比刚度均优于铝合金和钢铁,远远高于工程塑料,是一种优良的、轻质的结构材料。

2)镁合金具有良好的能量吸收及振动吸收特性,用于产品外壳可以减少噪声传递,用于运动零部件可吸收振动,延长零件使用寿命。

3)具有良好的电磁屏蔽性,可以提供电子产品的防电磁辐射性。（金属的电磁屏蔽都不错）

4)刚性好,耐冲击。

5)延展性好,易成形,可使产品设计具有灵活性,提升产品档次。

6)镁合金熔点低,使得低温变形小,尺寸精度高,有利于一次开模成形;与铁的亲和力小,对模具的粘附现象小,有利于提高生产率和模具寿命;而且镁合金良好的流动性能有利于复杂件和细小件的生产。

7)机械加工性能最好,所需切削力小、切削效果好、刀具使用寿命长。

8)散热性良好,仅次于铝合金。

9)尺寸稳定性好,环境温度和时间变化对尺寸的影响小。

10)可100%再生。

11)镁合金在空气中易氧化,镁合金压铸件成形后必须经过表面处理,提高耐腐蚀性,改善零件表面质量。常用的表面处理包括电镀、喷涂、阳极氧化等。同时镁合金有高温脆性大、热裂倾向大的缺点。

镁合金的典型应用见表5-3。

5.常用压铸材料特点概括

各种金属的压铸时的特点如下：
锌：最容易压铸的金属，制造小型部件时很经济，容易镀膜，抗压强度、塑性高，铸造寿命长。
铝：质量轻、制造复杂和薄壁铸件时尺寸稳定性高，耐腐蚀性强，机械性能好，高导热以及导电性，高温下强度依然很高。
镁：易于进行机械加工，强度重量比高，常用压铸金属中最轻。
铜：硬度高，耐腐蚀性强，常用压铸金属中机械性能最好，抗磨损，强度接近钢铁。
铅和锡：密度高，尺寸精度极高，可用作特殊防腐蚀部件。出于公共卫生方面的考虑，这种合金不能用作食品加工、储存设备。铅锡锑的合金（有时也含一点铜）可以用来制造凸版印刷中的手工铅字以及烫金。
使用铝、铜、镁和锌进行压铸的质量上限分别为70磅（32千克）、10磅（4.5千克）、44磅（20千克）以及75磅（34千克）。

6.压铸件的常用材料牌号

常用的压铸铝合金一般有：ADC12，YL113,YL102,A380,A360等
常用的压铸锌合金一般有：3#Zn；

目前，珠江三角洲地区普遍用的铝合金是ADC12，它的压铸成型性，切削性，机械性能等各方面都有较好的表现。

ADC12相当于中国国产的合金代号YL113，合金牌号是YZAlSi11Cu3，执行标准GBT 15114和GBT 15115。