1. 鋅合金的種類
2. 鋅鑄件常見缺陷
3. 流道及澆注設計
   22
   優質合金是什麼意思?
   • 化學成分符合該合金型號的標準
   範圍
   • 合金元素份量穩定
   • 每批合金料成分一樣
   33
   美國(ASTM)標準鋅合金牌號
   牌號 2號 3號 5號 7號 ZA-8 ZA-12 ZA-27
   鋁 (Al) 3.9-4.3 3.9-4.3 3.9-4.3 3.9-4.3 8.2-8.8 10.8- 25.5-
   11.5 28.0
   鎂 (Mg) 0.025- 0.025- 0.03- 0.010- 0.020- 0.020- 0.012-
   0.050 0.050 0.06 0.020 0.030 0.030 0.020
   銅 (Cu) 2.6-2.9 <0.10 0.75- <0.10 0.8-1.3 0.5-1.2 2.0-2.5
   1.25
   鎳 (Ni) -- -- -- 0.005- -- -- --
   0.020
   壓鑄 熱室壓鑄機適用 熱室機 冷室機
   方式
   倒模鑄造
   44
   抗拉強度
   延展性
   鋅合金 其他金屬 塑膠
   55
   鋅合金元素的要求及作用
4. 鋁 (Al)
   3.9 — 4.3%
   • 降低合金的溶點
   • 純鋅=420oC, 3號鋅合金=381-387oC
   • 減少鋅對鐵質材料的侵蝕，使鋅合金
   適用於熱室壓鑄
   • 增強機械性能
   • 改變合金溶液流動性
   66
   衝
   1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
   77
   擊
   應
   力
   鋁對於鋅合金性能的影響
   衝擊應力隨著鋁
   50
   在鋅合金中的含
   40 量增加而轉變，
   鋁含量至3.5%時
   30
   到最大值，而鋁
   20
   的含量在5%時降
   10
   至最低點
   鋁 (%)
   30
   鋅 鋁的含量在5%
   26
   合 時，流動性較
   22
   金 大，
   18
   流
   14 在3%時，流動性
   動
   10 較低
   性
   Zn - Al

• 0.01 - 0.02 Mg
  鋁 (%)
  1 2 3 4 5 6 7 8 9
  鋅合金元素的要求及作用

2. 鎂 (Mg)
   0.02 — 0.06%
   • 抑壓晶間腐蝕
   • 細化金屬組織﹐增加硬度
   • 減低延展性
   • 鎂含量>0.08%會使合金變脆﹐流動性下降
   88
   鋅合金元素的要求及作用
3. 銅 (Cu)
   • 3號鋅合金: 不超過0.1%
   • 5號鋅合金: 0.75 — 1.25%
   • 能細化晶粒﹐增加合金的抗拉強度及硬度
   • 超出1.25%，鑄件的尺寸會不穩定
   99
   銅對於鋅合金性能的影響
   400
   300
   抗拉強度 (mPa)
   硬度 (BHN)
   200
   100
   0
   純鋅 3號鋅合金 5號鋅合金
   金屬 抗拉強度 硬度
   (MPa) (BHN)
   純鋅 97 41
   3號鋅合金 283 82
   5號鋅合金 328 91
   1100
   銅對鋅合金流動性的影響
   1111
   對鋅合金有害的元素
4. 鐵 (Fe)
   不超過 0.10%
   • 鐵是造成合金渣的主要元素
   • 鐵在合金溶液中的可溶性只有0.03%
   • 過多的鐵會與鋁和鋅結合成化合物(FeAl
   3
   和 Fe Al )，使鋅合金中鋁的含量降低。
   2 5
   • 形成一種堅硬顆粒，令鑄件表面拋光困
   難。
   1122
   對鋅合金有害的元素
5. 鉛 (Pb)、錫 (Sn)、鎘 (Cd)
   導致晶間腐蝕的主要元素:
   • 鉛: 不超過 0.004%
   • 錫: 不超過 0.002%
   • 鎘: 不超過 0.003%
   1133
   晶間腐蝕
   晶間裂紋
   • 晶間腐蝕發生在合金
   晶體邊界之間
   • 使鑄件發漲、龜裂、
   鬆散
   晶粒
   晶粒邊界
   • 在高溫或高濕度的環 低含鉛量
   ( )
   高含鉛量
   ( )
   境當中特別容易發生
   • 晶間腐蝕的潛伏期可
   長達一年
   1144
   案例一: 鋅合金鎖膽
   1155
   案例二 : 由晶間腐蝕引致電鍍起泡
   1166
   內容
6. 鋅合金的種類
7. 鋅鑄件常見缺陷
8. 流道及澆注設計
   1177
   鑄件缺陷分析: 水紋 / 冷隔紋
   產生原因 特徵 解決方法
   先進入模腔的金屬液 •鑄件表面不光滑 •適當地提高模溫
   先凝固﹐後進入的金
   •有明顯不規則的﹐下 •減少運水或脫模劑
   屬液凝固在其周圍﹐
   陷的線性紋路
   •適當加溢流位
   使鑄件表面有流動的
   痕跡
   1188
   鑄件缺陷分析: 氣孔 / 砂孔
   產生原因 特徵 解決方法
   •分流錐﹐流道設計不 •在鑄件表面或內部產 •流道設計要符合錐形澆
   良導致困氣 生氣孔 注系統
   •入水應從大切面積到細
   •脫模劑使用太多 •氣孔是圓形
   切面積
   •排氣不良 •直徑大小從微米到毫
   •減少使用脫模劑的份量
   米
   1199
   鑄件缺陷分析:收縮孔
   產生原因 特徵 解決方法
   •液體金屬凝固時體積 •容易與氣泡孔混淆 •確保鑄件各部平均散
   縮小 熱
   •縮孔多為菱角狀﹐樹
   •金屬自身凝固時﹐最 枝狀 •採用正確的澆注系統
   終的收縮就形成收縮
   •儘可能做到進料從厚
   孔
   到薄
   2200
   鑄件缺陷分析:晶間腐蝕
   晶間裂紋
   晶粒
   低含鉛量
   晶粒邊界
   ( )
   (高含鉛量)
   產生原因 特徵 解決方法
   •雜質元素像鉛、錫和 •晶間腐蝕發生在合金 •使用成分達標的合金
   鎘聚集在晶粒的交界 晶體邊界之間
   •保証操作正確以防止
   處
   •鑄件發漲、龜裂、鬆 廢料將雜質元素帶入
   •合金晶界和晶界附近 散
   (該處雜質元素含量較
   低)成分的差異會使晶
   界附近成為晶界的陽
   極 2211
   鑄件缺陷分析: 黏模
   產生原因 特徵 解決方法
   •模溫過高 •金屬黏附在模腔表面 •改善脫模劑的用量或
   噴射條件
   •模具沖蝕後﹐表面不 •容易發生在需要模溫
   良 較高的鑄件﹐如電鍍 •使用較好熱處理模具
   件 鋼
   •壓力太大
   •入水速度太快
   •偱環時間太短
   2222
   鑄件缺陷分析:夾雜
   產生原因 特徵 解決方法
   •由鐵和鋁反應生成的 •形成一種堅硬顆粒， •減少產生金屬間化合
   金屬間化合物形成一 令鑄件表面拋光及機 物顆粒的鐵含量
   個個小核 械加工困難
   •避免保溫爐溫度過高
   •這些化合物是硬而且
   脆
   •主要以Fe Al 和
   2 5
   Fe Al 兩種形式存在
   2 3
   2233
   內容
9. 鋅合金的種類
10. 鋅鑄件常見缺陷
11. 流道及澆注設計
    2244
    模具入水設計
    • 入水設計是生產高質鑄件的關鍵
    • 差劣的入水設計會引致
    填充模腔問題 - 次品產生
    水口料過重 - 能源損耗及成本損耗
    2255
    錐型流道設計
    • 于1970年開始根據科學
    原理發展
    • 廣泛應用於世界各地的
    鋅、鋁、鎂壓鑄業
    主要特點:
    • 可選擇最佳的填充模式
    • 達到最高的入水速度及
    最短的填充時間，(但要
    Metal Head High Velocity
    留意壓鑄機射料能力) Shatters Zone Metal Head Intact
    • 從入水位及流道的設計
    控制填充模式
    Metal Head
    Separates
    • 橫切面面積由噴咀至流
    From Wall
    道將逐漸減低
    • 排氣好
    Metal Flow Around Bend
    Metal Flow Around Bend of
    Where Inlet Area is Larger
    Constant Area 2266
    Than Exit Area
    錐形流道設計方法
    2277
    流道計算方法
    2288
    入水角度
    Ag
    A / A
    in g
    2299
    澆口計算方法 (1)
    如鑄件重量 = 1000g
    重量 (g)
    鑄件體積 =
    液體#3合金密度 (g/mm3)
    液體#3合金密度 = 0.00612 g/mm3
    1000 g
    鑄件體積 = = 163400 mm3
    0.00612 g/mm3
    3300
    澆口計算方法 (2)
    鑄件體積 = 163400 mm3
    填充時間 = 0.01─ 0.04s 一般 0.02s
    內澆口速度 = 40 ─ 50 m/s 一般 45000 mm/s
    鑄件體積
    內澆口面積 (mm2) =
    填充時間 X 內澆口速度
    163400 180 mm2
    內澆口面積 (mm2) = =
    0.02 X 45000
    360 mm
    0.5 mm
    180 mm2
    180mm
    1.0 mm
    3311
    排氣位
    內澆口面積 = 180 mm2
    排氣位面積
    = 內澆口面積 10 至 20%
    = 18至 36 mm2
    排氣位厚度= 0.05 mm
    排氣位總長度 = 18 / 0.05 = 360 mm
    3322
    排氣位
    120mm 120mm
    120mm
    0.05mm
    排气 排气 排气 浇口
    金属流

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