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鋅合金產(chǎn)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(diǎn)低,流動(dòng)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(fā)生自然時(shí)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(dòng)性和耐腐蝕性較好,適用于壓鑄儀表,汽車(chē)零件外殼等。



 物理性質(zhì)


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(jīng)過(guò)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(huì )變得有韌性。當溫度超過(guò)210℃時(shí),鋅又重新變脆,可以用敲打來(lái)粉碎它。鋅的電導率居中。在所有金屬中,它的熔點(diǎn)(420℃)和沸點(diǎn)(900℃)相對較低。除了汞和鎘以外,它的熔點(diǎn)是所有過(guò)渡金屬里最低的。


特性


1)  熔點(diǎn)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(chǎn)成本:模具壽命較長(cháng)。




01

 鋅合金發(fā)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(wèn)題,開(kāi)始尋找錫青銅、鉛黃銅及巴氏合金的替代品,啟動(dòng)了新一代滑動(dòng)軸承合金的研究。


1935年,德國經(jīng)過(guò)近五年的研究,發(fā)現鑄造鋅基合金和鑄造鋁基合金的力學(xué)性能和減摩性能均可以超過(guò)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(lái)制造軸瓦(套)產(chǎn)品,而且裝備到軍事坦克和汽車(chē)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(guān)注和重視。


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


新一代Long-s metal減摩合金的問(wèn)世受到國際上廣大用戶(hù)的極大關(guān)注,許多任務(wù)業(yè)發(fā)達國家都在Long-s metal研發(fā)上投入更多的人力、物力,僅美國就有數十家公司開(kāi)發(fā)Long-s metal鋁基、鋅基等系列減摩合金。


由于Long-s metal具有優(yōu)良的減摩性、較好的經(jīng)濟性,在制造業(yè)領(lǐng)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(chǎng)競爭力。


國內鋅合金的發(fā)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(dòng)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(yè)內稱(chēng)Long-s metal為新型減摩合金,更多人習慣稱(chēng)之為新型軸承合金。


1982年,國家鑄造技術(shù)的歸口單位沈陽(yáng)鑄造研究所,引進(jìn)了美國ASTM B791-1979標準中Long-s metal ZA27鋅合金,經(jīng)過(guò)近二年的消化吸收,開(kāi)發(fā)出了國產(chǎn)鋅基ZA27新型軸承合金,國家標準代號為ZA27-2,標志著(zhù)我國新型減摩合金的發(fā)展拉開(kāi)了序幕。


1985年,由時(shí)任遼寧省副省長(cháng)陳淑芝女士的倡導和沈陽(yáng)鑄造研究所有關(guān)領(lǐng)導的大力支持下,成立了由沈陽(yáng)鑄造研究所的技術(shù)精英組成的沈陽(yáng)軸瓦材料研究所,專(zhuān)門(mén)從事引進(jìn)國外先進(jìn)的Long-s metal技術(shù),以推動(dòng)國內“龍氏合金”技術(shù)的發(fā)展及推廣。


1991年,沈陽(yáng)軸瓦材料研究所首先在鋅基ZA27-2合金的基礎上,研究開(kāi)發(fā)了高鋁鋅基ZA303合金材料,解決了ZA27-2低溫脆性等缺點(diǎn),并與當年通過(guò)了沈陽(yáng)市科學(xué)技術(shù)委員會(huì )科學(xué)技術(shù)成果鑒定,自此“龍氏合金”技術(shù)在國內各大高等院校和科研單位進(jìn)行大范圍的擴散和技術(shù)交流,推動(dòng)了我國“龍氏合金”的快速發(fā)展。


鋅基微晶合金可以滿(mǎn)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(yè)實(shí)現減摩材料的定制化生產(chǎn),滿(mǎn)足了設備制造的個(gè)性化需求,為實(shí)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(chǎn)品,已經(jīng)成功地在鍛壓設備制造行業(yè)、數控機床制造行業(yè)、減變速機制造行業(yè)、重型礦山設備制造行業(yè)、工程機械制造行業(yè)中得到了應用。


鋅基微晶合金產(chǎn)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(chǎn)品,取得了良好的社會(huì )效益和巨大的經(jīng)濟效益,標志我國鋅基合金的發(fā)展進(jìn)入了“微晶合金”時(shí)代!



02

鋅合金制作工藝


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


在準備過(guò)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(guān)閉模具,用高壓將熔融金屬注射進(jìn)模具內,這個(gè)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(huì )一直保持直到鑄件凝固。然后推桿就會(huì )推出所有的鑄件,由于一個(gè)模具內可能會(huì )有多個(gè)模腔,所以每次鑄造過(guò)程中可能會(huì )產(chǎn)生多個(gè)鑄件。


落紗(俗稱(chēng)分水口)的過(guò)程則需要分離殘渣,包括造???、流道、澆口以及飛邊。這個(gè)過(guò)程通常是通過(guò)特別的夾具擠壓鑄件來(lái)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(chǎn)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(mǎn)整個(gè)模具。通過(guò)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(guò)這也會(huì )導致空氣滯留,因為快速填充模具時(shí)空氣很難逃逸。通過(guò)在分型在線(xiàn)安放排氣口的方式可以減少這種問(wèn)題,不過(guò)就算是非常精密的工藝也會(huì )在鑄件中心部位殘留下氣孔。大多數壓鑄可以通過(guò)二次加工來(lái)完成一些無(wú)法通過(guò)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(lèi)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(dòng)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(tài)金屬入口 12.燃燒室



壓鑄機


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


在循環(huán)開(kāi)始時(shí),機器的活塞處于收縮狀態(tài),這時(shí)熔融態(tài)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(gè)系統的優(yōu)點(diǎn)包括循環(huán)速度快,容易實(shí)現自動(dòng)化運作,同時(shí)將金屬熔化的過(guò)程也很方便。


缺點(diǎn)則包括無(wú)法壓鑄熔點(diǎn)較高的金屬,同樣也不能壓鑄鋁,因為鋁會(huì )將熔化池內的鐵帶出。


因而,通常來(lái)說(shuō)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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