技术资料——模具行业从业者必备知识手册
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壓鑄合金材料及性能介紹
MSEG PCM IQC/SQE
陳懇課長
2005.2.22.一 壓鑄鋁合金和鋅合金成分
二 壓鑄合金性能
三. 壓鑄合金的選擇
- 依強度或承載能力考慮,鋅合金ZA12 占優勢,其它合金大致相當.設計時應先進行強度校核,以便選擇合理的工件尺寸或合金類型.
- 依壓鑄模具壽命考慮,鋅合金壓鑄溫度低,流動性優於鋁合金, 模具壽命可達數十萬次.鋁合金壓鑄則因溫度高,易粘模等因素,模具使用在幾萬次后均要返修.故要達到30萬次模具壽命,應優選鋅合金.
- 在產品輕量化方面,鋅合金不占優勢,但作為機箱腳架,比鋁合金穩定性好.
- 依料源考慮,ADC12或A384鋁合金商業 應用很廣.商用鋅合金則以ZDC-1 及ZDC-2市面上應用較廣,料源易於取得;ZA12則主要用于高強度場合的汽車,五金及農用零件等,料源需要考慮.
建議用ZA12,如因料源問題,ZDC-2(Alloy3)可作替代.
表一. 純鎂、鋁及鋅的特性比較
四﹑壓鑄工藝及設備
1﹒鎂是一種很好的壓鑄材料，鎂的特性使它在壓鑄上比鋁和鋅等非鐵類材料更優勝（見表1）。而鎂合金可在冷室和熱室進行壓鑄。於1967年，Frech公司製造了世界第一台系列生産的熱室壓鑄機。
日本、南韓、臺灣和新加坡等國家在鎂合金技術的發展已有一段時間，鎂合金將是未來其中一個高增值的工業，鎂合金壓鑄可分爲冷室壓鑄和熱室壓鑄，一般都以鑄件的特性來決定使用其中一種方法，本文會從壓鑄機、下模、部件特性和壓鑄工序作一比較，讓讀者對鎂合金的壓鑄有進一步瞭解。
3﹒比壓要求
由於鎂具有較低比熱容，令鎂的冷卻速度較快，薄壁鑄件的填充時間非常短，當填充過程結束時，澆口的金屬已經冷卻。在採用冷室壓鑄工藝時，增壓不能經澆口填充金屬。對薄壁工件來說，由於沒有原壁件的縮孔問題，增壓並不重要。採用熱室壓鑄方法鑄造薄壁工件，鑄造壓力只需要160巴到250巴。從鵝頸彎管經過熱噴嘴直接進入型腔，金屬溫度大約在640℃。冷室壓鑄是有兩個步驟，首先，在680℃的溫度下，定量注入室溫的射料筒進行填充鑄型，金屬從套管壁上會開始冷卻。活塞便以400巴到500巴的壓力將金屬推入模內鑄型。由於套管會冷卻部分金屬料，加快活塞推動速度能減少填充時間。 (注：巴爲壓力的單位，1巴＝105帕)4﹒機器和周期
由於採用熱室壓鑄工藝只需要約160巴到250巴的比壓，因此可以選擇比冷室鑄機合模力小一半的壓鑄機。而相對熱室壓鑄工藝，由於行程較長，冷室壓鑄工藝的第一階段需較長的時間；而採用熱室壓鑄的，可採用比較小的壓鑄機，因此熱室壓鑄的周期較短。
表二. 鎂壓鑄工藝的比較5﹒所需空間
熱室壓鑄機的外形更加細小，且熔爐已與機座合成一體。
6﹒活塞速度
冷室壓鑄工藝需要更快的活塞推動速度。鑄型的填充時間和鑄件壁厚決定活塞的推動速度，採用熱室壓鑄工藝，在250巴的最大澆鑄壓力下可以達到130m/s的最大澆口速度。採用冷室壓鑄工藝，在1400巴的最大澆鑄壓力下，可以達到250m/s的最大澆鑄速度。在實際生産時，推薦的澆鑄速度在50m/s到100m/s之間，而在冷室壓鑄時，快的澆鑄速度會磨蝕澆口，令模具壽命縮短。表三. 熱室和冷室壓鑄的比較
7﹒澆鑄量和澆鑄系統中的空氣
在熱室壓鑄工藝中，澆鑄的份量是固定的。而冷室壓鑄，會因定量爐的定量控制而約有3%的變化。而在冷室壓鑄過程中，超過50%的空氣會由套管和配件被壓入鑄型而進入鑄件，大直徑射料筒內的空氣會被壓入型腔內。
而必須注意的是當溶化溫度超過700 ℃時，空氣的影響會增強，氧化物渣滓會大量增加。
8﹒金屬溫度的變化
在熱室壓鑄中，從金屬池到噴嘴，金屬的溫度不變。在冷室壓鑄中，金屬的溫度會在定量泵和射料筒位置轉變。表四. 金屬於溶爐的溫度
9﹒金屬的潔淨
在冷室壓鑄過程，射料筒內的氧化物非常多。此外，冷室壓鑄機的活塞必須潤滑，導致了氫原子在熔化金屬中被吸收。10﹒澆口和溢流井
熱室壓鑄工藝沒有剩餘量(Biscuit)。
11﹒易損件成本
熱室壓鑄機的鵝頸彎管是以較昂貴和耐熱的鋼製造。約10萬到20萬次運作後，鵝頸彎管需要維修.
12﹒惰性氣體的消耗
冷室壓鑄機工作的金屬溫度較高，並且在配料過程中惰性氣體需要持續注入射料筒，因而導致惰性氣體散發到空氣中。13﹒冷室填充射料筒的加熱
在冷室壓鑄機中，爲了減少射料筒中冷卻速度，當澆鑄表面大的薄壁鑄件時，建議最好對射料筒進行加熱，同時也可以減少溫度變化而導致的變形影響。
14﹒氧化物的形成
在冷室壓鑄機中金屬表面較大和金屬溫度較高的情況下，將形成更多的氧化物。
15﹒效率
熱室壓鑄機的磨損部件如鵝頸彎管、活塞及活塞環的更換要比冷室壓鑄機的活塞和配料泵的更換需要更長的時間。
五﹑鎂冷室機與熱室機壓鑄工藝的比較表六. 鎂壓鑄工藝冷室和熱室的鑄件比較
来源：模极社资料/压铸件资料合集/镁合金及铝合金压铸技术.ppt
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