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          鋅合金產品知識介紹

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          鋅合金是以鋅為基礎加入其他元素組成的合金。常加的合金元素有鋁、銅、鎂、鎘、鉛、鈦等低溫鋅合金。 



          鋅合金熔點低,流動性好,易熔焊,釬焊和塑性加工,在大氣中耐腐蝕,殘廢料便于回收和重熔;但蠕變強度低,易發生自然時效引起尺寸變化。熔融法制備,壓鑄或壓力加工成材。


          按制造工藝可分為鑄造鋅合金變形鋅合金。鋅合金的主要添加元素有鋁,銅和鎂等。鑄造鋅合金流動性和耐腐蝕性較好,適用于壓鑄儀表,汽車零件外殼等。



           物理性質


          鋅是一種青白色、光亮、具有反磁性的金屬,雖然一般用作商品的鋅都經過加工,這些特性已不再鮮明。其密度比鐵略小,呈六邊形晶體結構。


          在常溫下鋅是硬而易碎的,但在100至150℃下會變得有韌性。當溫度超過210℃時,鋅又重新變脆,可以用敲打來粉碎它。鋅的電導率居中。在所有金屬中,它的熔點(420℃)和沸點(900℃)相對較低。除了汞和鎘以外,它的熔點是所有過渡金屬里最低的。


          特性


          1)  熔點低,在385℃熔化,容易壓鑄成型。

          2)  鑄造性能好,可以壓鑄形狀復雜、薄壁的精密件,鑄件表面光滑。

          3)  在大氣中耐腐蝕。

          4)  成品尺寸穩定度高及精確度佳(可至 0.03 毫米)。

          5)  低生產成本:模具壽命較長。




          01

           鋅合金發展歷程


          1930年“二戰”前夕,德國為了解決銅資源緊缺和高成本的問題,開始尋找錫青銅、鉛黃銅及巴氏合金的替代品,啟動了新一代滑動軸承合金的研究。


          1935年,德國經過近五年的研究,發現鑄造鋅基合金和鑄造鋁基合金的力學性能和減摩性能均可以超過銅基合金和巴氏合金。


          1938年德國成功地使用鑄造鋅合金替代錫青銅、鋁青銅和使用鑄造鋁基合金替代了巴氏合金等用來制造軸瓦(套)產品,而且裝備到軍事坦克和汽車中并取得良好的效果。


          1939~1943年“二戰”期間,德國鑄造鋅合金和鑄造鋁基合金的年使用總量由7800噸猛增到49000噸,這一變化引起了國際鉛鋅組織的高度關注和重視。


          1959年,國際鉛鋅組織成員單位聯合啟動了一項科研計劃,命名為“LONG-S PLAN”,其宗旨是研發一種比銅基合金和巴氏合金的性能更高、使用壽命更長的新一代減摩合金,在該計劃中將此研發中的減摩合金稱之為Long-s metal。


          新一代Long-s metal減摩合金的問世受到國際上廣大用戶的極大關注,許多任務業發達國家都在Long-s metal研發上投入更多的人力、物力,僅美國就有數十家公司開發Long-s metal鋁基、鋅基等系列減摩合金。


          由于Long-s metal具有優良的減摩性、較好的經濟性,在制造業領域迅速得到推廣并全面替代銅基合金、巴氏合金等傳統減摩合金,具有很強的市場競爭力。


          國內鋅合金的發展


          緣于新型Long-s metal鋅合金與傳統的巴氏合金皆可用于制造滑動軸承,而且制造成本遠遠低于巴氏合金,故Long-s metal被國內音譯為“龍氏合金”,業內稱Long-s metal為新型減摩合金,更多人習慣稱之為新型軸承合金。


          1982年,國家鑄造技術的歸口單位沈陽鑄造研究所,引進了美國ASTM B791-1979標準中Long-s metal ZA27鋅合金,經過近二年的消化吸收,開發出了國產鋅基ZA27新型軸承合金,國家標準代號為ZA27-2,標志著我國新型減摩合金的發展拉開了序幕。


          1985年,由時任遼寧省副省長陳淑芝女士的倡導和沈陽鑄造研究所有關領導的大力支持下,成立了由沈陽鑄造研究所的技術精英組成的沈陽軸瓦材料研究所,專門從事引進國外先進的Long-s metal技術,以推動國內“龍氏合金”技術的發展及推廣。


          1991年,沈陽軸瓦材料研究所首先在鋅基ZA27-2合金的基礎上,研究開發了高鋁鋅基ZA303合金材料,解決了ZA27-2低溫脆性等缺點,并與當年通過了沈陽市科學技術委員會科學技術成果鑒定,自此“龍氏合金”技術在國內各大高等院校和科研單位進行大范圍的擴散和技術交流,推動了我國“龍氏合金”的快速發展。


          鋅基微晶合金可以滿足單項性能特殊要求的特性,是區別于傳統普通減摩合金的重要標志,為裝備制造業實現減摩材料的定制化生產,滿足了設備制造的個性化需求,為實現裝備制造的高效率、高精度、高可靠性、低成本等方面提供了有力的保障。


          2010年,采用鋅基微晶合金制造的軸瓦、軸套、蝸輪、滑板、絲母等系列減摩產品,已經成功地在鍛壓設備制造行業、數控機床制造行業、減變速機制造行業、重型礦山設備制造行業、工程機械制造行業中得到了應用。


          鋅基微晶合金產品以其高可靠性及穩定性成功替代傳統減摩合金和新型減摩合金產品,取得了良好的社會效益和巨大的經濟效益,標志我國鋅基合金的發展進入了“微晶合金”時代!



          02

          鋅合金制作工藝


          傳統壓鑄工藝主要由四個步驟組成。這四個步驟包括模具準備、填充、注射以及落砂(俗稱分水口)。


          在準備過程中需要向模腔內噴上潤滑劑,潤滑劑除了可以幫助控制模具的溫度之外還可以有助于鑄件脫模。然后就可以關閉模具,用高壓將熔融金屬注射進模具內,這個壓力范圍大約在10到175兆帕之間。


          當熔融金屬填充完畢后,壓力就會一直保持直到鑄件凝固。然后推桿就會推出所有的鑄件,由于一個模具內可能會有多個模腔,所以每次鑄造過程中可能會產生多個鑄件。


          落紗(俗稱分水口)的過程則需要分離殘渣,包括造???、流道、澆口以及飛邊。這個過程通常是通過特別的夾具擠壓鑄件來完成的。如果澆口比較易碎,可以直接摔打鑄件,這樣可以節省人力。多余的造??诳梢栽谌刍笾貜褪褂?。通常的產量大約為67%。


          高壓注射導致填充模具的速度非???,這樣在任何部分凝固之前熔融金屬就可填充滿整個模具。通過這種方式,就算是很難填充的薄壁部分也可以避免表面不連續性。


          不過這也會導致空氣滯留,因為快速填充模具時空氣很難逃逸。通過在分型在線安放排氣口的方式可以減少這種問題,不過就算是非常精密的工藝也會在鑄件中心部位殘留下氣孔。大多數壓鑄可以通過二次加工來完成一些無法通過鑄造完成的結構,例如鉆孔、扣坑、拋光。


          設備


          壓鑄機主要可以分為熱室壓鑄機與冷室壓鑄機兩種不同的類型,熱室壓鑄機一般用于鋅合金壓鑄,而冷室壓鑄機一段用于鋁、鎂、銅以及含鋁量較高的鋅合金,所以我不多介紹冷室壓鑄了。


          1.蓋板 2.鵝頸 3.動力缸 4.噴嘴座 5.沖頭 6.缸體 7.坩堝 8.熔融金屬 9.噴嘴 10.加熱區 11.液態金屬入口 12.燃燒室



          壓鑄機


          熱室壓鑄,有時也被稱作鵝頸壓鑄,它的金屬池內是熔融狀態的液態、半液態金屬,這些金屬在壓力作用下填充模具。


          在循環開始時,機器的活塞處于收縮狀態,這時熔融態的金屬就可以填充鵝頸部位。氣壓或是液壓活塞擠壓金屬,將它填入模具之內。壓鑄機從10噸至400噸不等,最常用為 88噸,138噸,168噸和200噸。


          這個系統的優點包括循環速度快,容易實現自動化運作,同時將金屬熔化的過程也很方便。


          缺點則包括無法壓鑄熔點較高的金屬,同樣也不能壓鑄鋁,因為鋁會將熔化池內的鐵帶出。


          因而,通常來說熱室壓鑄機用于鋅、錫以及鉛的合金。而且,熱室壓鑄很難用于壓鑄大型鑄件,通常這種工藝都是壓鑄小型鑄件。


          更新日期:2020-04-20
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