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锌合金产品知识介绍

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锌合金是以锌为基础加入其他元素组成的合金。常加的合金元素有铝、铜、镁、镉、铅、钛等低温锌合金。 



锌合金熔点低,流动性好,易熔焊,钎焊和塑性加工,在大气中耐腐蚀,残废料便于回收和重熔;但蠕变强度低,易发生自然时效引起尺寸变化。熔融法制备,压铸或压力加工成材。


按制造工艺可分为铸造锌合金变形锌合金锌合金的主要添加元素有铝,铜和镁等。铸造锌合金流动性和耐腐蚀性较好,适用于压铸仪表,汽车零件外壳等。



 物理性质


锌是一种青白色、光亮、具有反磁性的金属,虽然一般用作商品的锌都经过加工,这些特性已不再鲜明。其密度比铁略小,呈六边形晶体结构。


在常温下锌是硬而易碎的,但在100至150℃下会变得有韧性。当温度超过210℃时,锌又重新变脆,可以用敲打来粉碎它。锌的电导率居中。在所有金属中,它的熔点(420℃)和沸点(900℃)相对较低。除了汞和镉以外,它的熔点是所有过渡金属里最低的。


特性


1)  熔点低,在385℃熔化,容易压铸成型。

2)  铸造性能好,可以压铸形状复杂、薄壁的精密件,铸件表面光滑。

3)  在大气中耐腐蚀。

4)  成品尺寸稳定度高及精确度佳(可至 0.03 毫米)。

5)  低生产成本:模具寿命较长。




01

 锌合金发展历程


1930年“二战”前夕,德国为了解决铜资源紧缺和高成本的问题,开始寻找锡青铜、铅黄铜及巴氏合金的替代品,启动了新一代滑动轴承合金的研究。


1935年,德国经过近五年的研究,发现铸造锌基合金和铸造铝基合金的力学性能和减摩性能均可以超过铜基合金和巴氏合金。


1938年德国成功地使用铸造锌合金替代锡青铜、铝青铜和使用铸造铝基合金替代了巴氏合金等用来制造轴瓦(套)产品,而且装备到军事坦克和汽车中并取得良好的效果。


1939~1943年“二战”期间,德国铸造锌合金和铸造铝基合金的年使用总量由7800吨猛增到49000吨,这一变化引起了国际铅锌组织的高度关注和重视。


1959年,国际铅锌组织成员单位联合启动了一项科研计划,命名为“LONG-S PLAN”,其宗旨是研发一种比铜基合金和巴氏合金的性能更高、使用寿命更长的新一代减摩合金,在该计划中将此研发中的减摩合金称之为Long-s metal。


新一代Long-s metal减摩合金的问世受到国际上广大用户的极大关注,许多任务业发达国家都在Long-s metal研发上投入更多的人力、物力,仅美国就有数十家公司开发Long-s metal铝基、锌基等系列减摩合金。


由于Long-s metal具有优良的减摩性、较好的经济性,在制造业领域迅速得到推广并全面替代铜基合金、巴氏合金等传统减摩合金,具有很强的市场竞争力。


国内锌合金的发展


缘于新型Long-s metal锌合金与传统的巴氏合金皆可用于制造滑动轴承,而且制造成本远远低于巴氏合金,故Long-s metal被国内音译为“龙氏合金”,业内称Long-s metal为新型减摩合金,更多人习惯称之为新型轴承合金。


1982年,国家铸造技术的归口单位沈阳铸造研究所,引进了美国ASTM B791-1979标准中Long-s metal ZA27锌合金,经过近二年的消化吸收,开发出了国产锌基ZA27新型轴承合金,国家标准代号为ZA27-2,标志着我国新型减摩合金的发展拉开了序幕。


1985年,由时任辽宁省副省长陈淑芝女士的倡导和沈阳铸造研究所有关领导的大力支持下,成立了由沈阳铸造研究所的技术精英组成的沈阳轴瓦材料研究所,专门从事引进国外先进的Long-s metal技术,以推动国内“龙氏合金”技术的发展及推广。


1991年,沈阳轴瓦材料研究所首先在锌基ZA27-2合金的基础上,研究开发了高铝锌基ZA303合金材料,解决了ZA27-2低温脆性等缺点,并与当年通过了沈阳市科学技术委员会科学技术成果鉴定,自此“龙氏合金”技术在国内各大高等院校和科研单位进行大范围的扩散和技术交流,推动了我国“龙氏合金”的快速发展。


锌基微晶合金可以满足单项性能特殊要求的特性,是区别于传统普通减摩合金的重要标志,为装备制造业实现减摩材料的定制化生产,满足了设备制造的个性化需求,为实现装备制造的高效率、高精度、高可靠性、低成本等方面提供了有力的保障。


2010年,采用锌基微晶合金制造的轴瓦、轴套、蜗轮、滑板、丝母等系列减摩产品,已经成功地在锻压设备制造行业、数控机床制造行业、减变速机制造行业、重型矿山设备制造行业、工程机械制造行业中得到了应用。


锌基微晶合金产品以其高可靠性及稳定性成功替代传统减摩合金和新型减摩合金产品,取得了良好的社会效益和巨大的经济效益,标志我国锌基合金的发展进入了“微晶合金”时代!



02

锌合金制作工艺


传统压铸工艺主要由四个步骤组成。这四个步骤包括模具准备、填充、注射以及落砂(俗称分水口)。


在准备过程中需要向模腔内喷上润滑剂,润滑剂除了可以帮助控制模具的温度之外还可以有助于铸件脱模。然后就可以关闭模具,用高压将熔融金属注射进模具内,这个压力范围大约在10到175兆帕之间。


当熔融金属填充完毕后,压力就会一直保持直到铸件凝固。然后推杆就会推出所有的铸件,由于一个模具内可能会有多个模腔,所以每次铸造过程中可能会产生多个铸件。


落纱(俗称分水口)的过程则需要分离残渣,包括造模口、流道、浇口以及飞边。这个过程通常是通过特别的夹具挤压铸件来完成的。如果浇口比较易碎,可以直接摔打铸件,这样可以节省人力。多余的造模口可以在熔化后重复使用。通常的产量大约为67%。


高压注射导致填充模具的速度非常快,这样在任何部分凝固之前熔融金属就可填充满整个模具。通过这种方式,就算是很难填充的薄壁部分也可以避免表面不连续性。


不过这也会导致空气滞留,因为快速填充模具时空气很难逃逸。通过在分型在线安放排气口的方式可以减少这种问题,不过就算是非常精密的工艺也会在铸件中心部位残留下气孔。大多数压铸可以通过二次加工来完成一些无法通过铸造完成的结构,例如钻孔、扣坑、抛光。


设备


压铸机主要可以分为热室压铸机与冷室压铸机两种不同的类型,热室压铸机一般用于锌合金压铸,而冷室压铸机一段用于铝、镁、铜以及含铝量较高的锌合金,所以我不多介绍冷室压铸了。


1.盖板 2.鹅颈 3.动力缸 4.喷嘴座 5.冲头 6.缸体 7.坩埚 8.熔融金属 9.喷嘴 10.加热区 11.液态金属入口 12.燃烧室



压铸机


热室压铸,有时也被称作鹅颈压铸,它的金属池内是熔融状态的液态、半液态金属,这些金属在压力作用下填充模具。


在循环开始时,机器的活塞处于收缩状态,这时熔融态的金属就可以填充鹅颈部位。气压或是液压活塞挤压金属,将它填入模具之内。压铸机从10吨至400吨不等,最常用为 88吨,138吨,168吨和200吨。


这个系统的优点包括循环速度快,容易实现自动化运作,同时将金属熔化的过程也很方便。


缺点则包括无法压铸熔点较高的金属,同样也不能压铸铝,因为铝会将熔化池内的铁带出。


因而,通常来说热室压铸机用于锌、锡以及铅的合金。而且,热室压铸很难用于压铸大型铸件,通常这种工艺都是压铸小型铸件。


更新日期:2020-04-20
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