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铸造对金属材料的要求

最早使用的压铸材料为铅锡合金,之后为锌合金,再后发展到使用纯铝、铝合金、镁合金、铜合金。约在20世纪40年代前,锌合金用得最多,之后,这一地位便逐步被铝合金取代到今。目前我国仍以铝合金压铸为最多,锌合金次之,而铅、锡合金压铸件仅在个别场合)使用。随着汽车、摩托车、电子、电信、飞机、舰船等要求轻质、快速化、吸振及电磁屏蔽等功能产品的飞速发展,镁合金的压铸也跟随工业发达国家的形势趋旺。不是所有的金属材料都可以用作压铸材料。根据目前压铸工艺及设备、模具的技术平,为了获得优质的压铸件,除了有设计合理的压铸件结构形状、合理的模具结构及能压出的压铸件尺寸(重量)的压铸机等条件,还必须有性能良好的金属或合金材料相配合,这里所说的金属或合金的性能,包括使用性能和压铸工艺性能两个方面。使用性能包括力学性能、物理性能、化学性能等;压铸工艺性能包括流动性、导热性、收缩率、高温强度等。把两方面综合起来,可归纳出对压铸材料有如下要求。

(1)要求在过热温度不高时有良好的铸造工艺性能(即流动性好,收缩和热裂倾向小和较低的黏度,能保证在压铸时充满外形、内部结构复杂的沟槽、角度,并复印出压铸模(件)的微细表面结构(如文字、图案、花纹等)和光滑度。

(2)要求结晶间隔小,即具有小的结晶温度范围,避免产生树枝状结晶,减少金属液流阻力,有利于快速充型,快速结晶凝固,避免铸件产生缩孔、疏松、裂纹等缺陷。所以按此条件衡量,既具有小的结晶间隔、又含有大量共晶体的合金(如YL102等合金),是最理想的压铸材料。

(3)在高温下具有足够的强度和可塑性,小的热脆性。金属液压入模具型腔凝固成形后仍然有较高的温度,在冷凝收缩过程中因铸件散热和模具型腔(即铸件形状)的限制,必然要引起铸件的热裂。当金属在此温度下,又有较大的脆性(即塑性较小)时,热裂就会变得更为严重而导致压铸件报废。故要求金属在此高温下具有足够的强度和可塑性,以及小的热脆性,以避免引发上述缺陷。

(4)要有尽可能小的线收缩率和热裂倾向。这是由于金属液在模具内冷却凝固产生体积收缩时,受模具型腔复杂形状结构和截面变化(即压铸件的形状结构和壁厚变化)的阻碍和影响,常产生缩孔、疏松和应力。金属的收缩率在允许的限度内就可避免孔、疏松的产生。如金属的热裂倾向小,也能应对收缩时产生的热应力而避免出现限纹。
 
(5)要求化学稳定性好,不与型腔表面产生物理、化学反应,减少粘模和相互合金化
 
(6)具有良好的切削加工性能和力学性能
 
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