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壓 鑄 手 冊(Die Casting Handbook) 沉淀. 隨著操作過程的優化, 沉渣的數量會降低, 而且建議每次清潔表面時都要檢查一下沉渣的狀況, 因為沉渣的堆積會降低熔爐的熔化能力, 還會引起鑄造問題, 對于熱室机來說, 要求合理設計工具以便在鵝頸下面就清除沉渣. 為檢驗和清潔液体金屬表面而打開坩堝蓋上的開口時, 就會干扰坩堝內的保護氣体. 這樣, 清潔液体金屬表面時就必須使用附加的供氣裝置. 清除出來的浮渣和沉渣在空氣中會著火, 因此應存放在有少量保護氣体的密封容器內. 在坩堝內用過的工具用過之后也要放于密封容器內, 防止殘留金屬著火. 一般來說沒有必要給工具供應保護性的氣体. 控制熔化金屬溫度所用的熱電偶應定期檢查避免過熱. 熔化金屬過熱會使合金的化學成分偏离規格, 因為鐵含量會增加, 再把熔化合金降回到鑄造溫度又會引起錳沉淀, 剩余的錳含量就會降到規定的最小值以下. 如果在周未停机(或其他時間停机)金屬溫度下降時, 合金液相溫度和它的起始熔化溫度(大約400-600°C)之間的溫度范圍應避免. 在這樣一個溫度范圍內, 一少部分熔化金屬的鋁含量升高, 導致鋼制坩堝受到腐蝕. 清潔和檢驗之前, 坩堝內的金屬必須被倒空. 建議此時應并排放著二個坩堝。 熔化金屬在氣体的保護下要么使用人工鑄勺﹐ 要么使用抽吸泵裝置從舊坩堝內傳送到新的、清潔的并預熱的坩堝內。 使用空坩堝時建議蓋上坩堝蓋子﹐并開始預熱前在冷坩堝內要裝置滿合金錠. 當合金錠開始熔化時, 必須提供保護性的氣体, 合金錠完全熔化時, 可以多添加几塊已預熱過的金屬使熔化金屬的高度達到要求的高度. ? 設備的清潔 ( Cleaning of equipment ) 用來熔化鎂合金的所有坩堝用完之后都會有殘留金屬留在坩堝上, 熔化金屬過程中所用的每件工具也是如此. 這些殘留鎂可以用鹽酸和水稀釋成1:10的酸溶液清除掉. 而導管中的殘留鎂則通過泵入酸溶液流經導管后清除掉, 用鹽酸清潔會有氫氣形成, 必須注意通風. ? 再循環 ( Recycling ) 所有常用的鎂壓鑄合金都可以再循環. 選擇合适的再循環工藝過程, 不同類型的回爐廢料都可以恢复到原有的金屬質量. 回爐廢料由垃圾位、直澆口、流道、批鋒、溢流槽、浮渣、沉渣、廢品、服役期滿的舊部件組成. 在這些回爐廢料中, 廢品、垃圾位、直澆口和流道最容易再循環, 因為它們相當干淨且無氧化物. 加工碎屑、批鋒、溢流槽、浮渣和沉渣都含有相當多的氧化物并要求在再循環期間特別注意. 服役期滿的舊部件在大多數情況下都會覆蓋一層油或油漆, 必須在熔化前清除掉. 另外, 必須注意避免鑄件中的襯套等金屬污染. 在當前所使用的各种再循環工藝過程中, 有使用精煉化渣粉的方法和不用化渣粉的方法兩种. 回爐廢料首先在有化渣粉保護的情況下熔化, 然而使用和原始金屬相同的精煉和鑄造熔爐里精煉, 最終的產品符合原始金屬所有的規格, 而且最終鑄件的特性与原始金屬產生出來的特性難以區分. 今天, 有很少几家壓鑄廠自己搞回爐廢料的再冶煉工作. 一般來說, 這樣的操作包括環境控制在內的資金成本相當高, 不會吸引人們投資, 為保証同一冶煉系統中冶煉出來的金屬質量, 還要求有特殊的設備. Page 37 of 45 壓 鑄 手 冊(Die Casting Handbook) ? 安全注意事項 ( Safety precautions ) 在熔化金屬的操作過程中, 由于劇烈操作或金屬与潮氣發生反應, 都會發生金屬飛濺現象. 這樣 ﹐操作者必須受到不可燃燒的衣服和鞋、頭盔、防護眼鏡及面罩的保護. 所有加料到熔化金屬中的合金錠都必須預熱到150°C, 所有在熔化金屬中使用的工具都必須是干燥的并經預熱的. 如果在熔化金屬中使用空心工具, 那么這些工具一定不能夾附著潮氣, 不然會引起熔化金屬爆炸. 熔化金屬可能飛濺的地方都應使用收集熔化金屬偶然飛濺的安全容器. 這樣的安全容器應用在各個含有熔化金屬的熔爐下面, 以及壓鑄机上壓射司筒和模具的下面. 熔化金屬飛濺到混凝土地板上時由于吸取了地板中的潮氣, 因此會發生劇烈的反應. 假如熔化金屬著火手邊應有滅火劑, 滅火劑可以是100%的干砂或化渣粉, 蓋在燃火表面, 這樣可以防止与空氣中的氧氣接觸. D型滅火劑可供鎂著火時使用, 千萬不能使用水、泡沫、二氧化碳和四氯化碳. 壓鑄鎂的其他信息可在NADCA的出版物#201中找到. NADCA匠鎂壓鑄手冊, 其网址是WWW. diecasting.org. 鋅 (ZINC) 鋅由于多种原因, 消費品的壓鑄已變成了主要產業. 一個主要原因是壓鑄鋅合金有非常良好的 “工程”性質, 這些性質包括, 但不僅限于此: 抗拉強度、衝擊強度、傳導性、剛性韌度、抗凹、軸承用材、尺寸精確、表面外觀. 和其他金屬特別是鋼、鋁和黃銅相比較時, 鋅合金的抗蠕變性特別差. 然而, 与其它模制材料如熱塑性塑料相比, 鋅合金的抗蠕變性實際上還是非常好的. 產生惊人复雜形狀的能力是鋅壓鑄件的主要優點, 鋅合金最接近任何一种能模制出形狀可与熱塑性塑料相比的金屬合金体系. 鑄造形狀的复雜程度遠遠超過其他制造過程如板材衝壓, 擠壓或机加工. 而且, 和其他制造過程比較, 形狀特別复雜帶來的是很少的成本損失. 鋅壓鑄件上可能有的優良表面處理是任何其它一种可壓鑄的金屬所不會超過的. 電鍍(最常用的是鉻和鎳)和噴油或噴粉表面處理可以等于或超過模制塑膠件上類似的表面處理的美學品質. 另外, 鋅壓鑄件不僅僅給出的是美觀、令人高興的表面處理, 与此同時還提供給產品具有金屬的工程結構. 低成本是鋅壓鑄件的另外一個主要的優點, 總的來說, 鋅不是特別便宜的材料, 但是壓鑄過程卻使鋅實現了成本最低. 鑄造复雜形狀包括產品的美學和結構要求的能力, 在最終的消費品上降低了附加部件和复雜程度的要求. 因此, 即使壓鑄件不便宜, 但有利于產品成本在其他方面的減少, 因而實現成本的有效性. 鋅合金可以被鑄造地非常薄. 只要模具、過程工程和過程控制合适, 壓鑄件的壁厚0.5mm(0.020英寸)都是可行的. 由于這樣薄的零件壁都可以鑄造, 因此制造重量更輕, 成本更低、結構勝過注塑件成為可能. ? 鋅合金 ( Zinc Alloy ) 鋅合金可分成三個合金組. 第一組包括的合金為2號、3號、5號和7號. 所有這些合金中都有約4%的鋁作為主要的合金成分. 而且為了控制晶間腐蝕, 還含有少量鎂. 除過7號鋅合金与3號鋅合金的銅含量相同外, 第一組合金的差異就是銅含量有差異. 合金的銅含量越Page 38 of 45 壓 鑄 手 冊(Die Casting Handbook) 高其硬度越高, 但其衝擊強度越低. 7號合金通過提高純度并增加一點點(0.005%-0.020%)的鎳得到了改善的性質. 第二組包括的合金為ZA-8、ZA-12和ZA-27, 其中數字代表了合金中鋁的百分含量. ZA合金有极高的硬度和抗蠕變性, 并隨著鋁的增加提高了耐磨性. 應當注意的是ZA-12和ZA-27兩种合金必須用冷室机鑄造. 第三組只有一种合金ACuZinc, 它的主要合金成分是銅. ACuZinc(學朮上稱ACuZinc TM5)是机動車特制合金. 所有合金的合金成分如表格3-15所示. 世界上各個組織都已對這些合金指定了各种不同的牌號, 由國際鉛鋅研究學會出版的<<鋅合金的工程性質>>一書列出大多數合金牌號. 表格3-15. 鋅壓力壓鑄合金的成分(%重量) Alloy Designations合金牌號 化學元素 鋁 鎂 銅 鐵(最大) 鉛(最大) 鎘(最大) 錫(最大) 鎳 鋅 #2 2.5-4.3 0.02-0.05 2.5-3.0 0.10 0.005 0.004 0.003 － 余量 #3 3.5-4.3 0.02-0.05 0.25max 0.10 0.005 0.004 0.003 － 余量 #5 3.5-4.3 #7 3.5-4.3 ZA-8 8.0-8.8 ZA-12 10.5-11.5 ZA-27 25.0-28.0 ACuZinc 2.8-3.3 0.03-0.08 0.005-0.020 0.015-0.030 0.015-0.030 0.010-0.020 0.025-0.050 0.75-1.25 0.10 0.005 0.004 0.003 － 余量 0.25max 0.75 0.003 0.002 0.001 0.005-0.020 余量 0.80-1.3 0.75 0.006 0.006 0.003 － 余量 0.5-1.2 0.75 0.006 0.006 0.003 － 余量 2-2.5 0.75 0.006 0.006 0.003 － 余量 2.8-3.3 0.75 0.005 0.004 0.003 － 余量 注: 鋅合金壓鑄件可能會分別有0.2、0.2、.035、0.5%的鎳、鉻、硅和鎂 . 還沒有注意到這些元素由于此濃度而產生有害影響. 資料來源: 國際鉛鋅研究會出版的<<鋅合金的工程性質>>. ? 合金特性( Alloy Characteristics ) #2 鋅合金 (Alloy 2) #2鋅合金的開發和利用早于#3鋅合金. 而且在所有含有4%鋁的鋅合金中是強度最高、硬度最硬的. 它的高銅含量使得它比#3鋅合金強度高25%, 比#5鋅合金高10%. 老化之后它能在這一組中保持較好的抗拉強度, 而且尺寸也是較穩定的. 然而, #2鋅合金卻隨著老化損失掉了一部分衝擊強度和硬度. 高銅含量還要求把打澆口的廢料分离. 由于這些限制, #2鋅合金只有在#3鋅合金或#5鋅合金的最終使用強度或硬度不足時才使用. #3 鋅合金 (Alloy 3 ) 在所有的鋅壓鑄合金中, #3鋅合金的使用最廣泛, 總共約占鋅壓鑄總吨數的85%, 它极佳的物理和机械特性, 可鑄性, 可電鍍性以及尺寸的長期穩定性都使得它成為應用中的首選. #5 鋅合金 ( Alloy 5) Page 39 of 45 壓 鑄 手 冊(Die Casting Handbook) #5鋅合金由于添加了1%的銅, 因此它比#3鋅合金更硬, 強度更大, 抗蠕變性更好, 然而, 銅卻降低了延展性并使得它必須分离打澆口的廢料. 但是, 當#3鋅合金的強度、硬度或抗蠕變性不充分時, #5鋅合金就是你合理的選擇. #7 鋅合金 (Alloy 7) #7鋅合金和#3鋅合金主要的不同點是鎂含量低, 鎂含量低改善了流動性, 使它能在較低的溫度條件下鑄造. 鑄造效率更高, 与此同時取得更佳的黑胚表面處理. 降低表格3-15中鐵、鉛、鎘和錫的含量, 從而提高合金的純度, 那么鎂的含量就被減小. 要想得到高純度的合金, 必須使壓鑄商在他/她的金屬熔化和操作規程方面更加努力. #7合金還可以稍微改善延展性, 這樣可以要求修整鋼模更好地配合, 防止批鋒彎曲而不是折斷. 流動性太高還會使壓鑄模的批鋒控制難度更大. ZA-8 合金 ZA-8合金是所有ZA合金中唯一能用熱室壓鑄机壓鑄的合金. ZA-8合金的抗蠕變性最強(是#3鋅合金的三倍), 而且強度最大, 硬度最硬. 通常用于結構和高壓力方面, 盡管它的鋁含量很高(8%), 但是這种合金仍能用普通技朮電鍍. ZA-12合金 ZA-12合金有极佳的可鑄性, 但是必須用冷室壓鑄机壓鑄. 它具有杰出的抗蠕變性, 以及超強的耐磨性 。有時會清除另需提供支承或耐磨表面鑄件中的鑲入物. ZA-12合金比上頁中那些4%鋁的鋅合金具有更低的密度, 在質量上更具優點, 它為可電鍍合金. 有些情況下, 為協助克服合金緩慢給料的特性, 有必要增加壓鑄机的鎚頭壓力. ZA-27合金 ZA-27合金在所有的鋅合金中強度最強, 硬度最硬, 抗蠕變性最強, 耐磨性最好. 而且它是最輕的, 密度介子鋼和鋁之間, 但是, 像ZA-12一樣, 必須用冷室机壓鑄, 且最難電鍍, 混合爐需要攪動, 使合金成份保持不分离的狀態. ACu Zinc合金 盡管混合爐要求攪動以保持合金成分不分离, 但它仍能用熱室机壓鑄. ACu Zinc合金和其它鋅合金相比机械性質卓越. 它的硬度較大(118布氏硬度), 抗拉強度較大(59Ksi), 揚氏模量更高(14.5x106psi). 而且抗蠕變性最強(在3.600psi壓力和300°F溫度條件下710小時才會斷裂). 抗蠕變性几乎是ZA-8合金的七倍. ? 性質( Properties ) 鋅壓鑄合金和黑胚室溫條件下的物理性質和表格3-16所示. 老化后的机械性質如表格3-17所示. 從表格中可以看出, 鋅合金具有极好的性質. 這些性質加上壓鑄過程的效率已經成了很多應用的選擇材料. 表格3-18和3-19是它們与其他一般性的工程材料比較的代表性性質. Page 40 of 45