技术资料——模具行业从业者必备知识手册
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<p>合金研討會鋅</p>
<p>鋅合金應用及壓鑄技術</p>
<p>(技術指导)</p>
<p>內容</p>
<ol>
<li>鋅合金的種類</li>
<li>鋅鑄件常見缺陷</li>
<li>流道及澆注設計</li>
</ol>
<p>22</p>
<p>優質合金是什麼意思?</p>
<p>• 化學成分符合該合金型號的標準</p>
<p>範圍</p>
<p>• 合金元素份量穩定</p>
<p>• 每批合金料成分一樣</p>
<p>33</p>
<p>美國(ASTM)標準鋅合金牌號</p>
<p>牌號 2號 3號 5號 7號 ZA-8 ZA-12 ZA-27</p>
<p>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-</p>
<p>11.5 28.0</p>
<p>鎂 (Mg) 0.025- 0.025- 0.03- 0.010- 0.020- 0.020- 0.012-</p>
<p>0.050 0.050 0.06 0.020 0.030 0.030 0.020</p>
<p>銅 (Cu) 2.6-2.9 <0.10 0.75- <0.10 0.8-1.3 0.5-1.2 2.0-2.5</p>
<p>1.25</p>
<p>鎳 (Ni) -- -- -- 0.005- -- -- --</p>
<p>0.020</p>
<p>壓鑄 熱室壓鑄機適用 熱室機 冷室機</p>
<p>方式</p>
<p>倒模鑄造</p>
<p>44</p>
<p>抗拉強度</p>
<p>延展性</p>
<p>鋅合金 其他金屬 塑膠</p>
<p>55</p>
<p>鋅合金元素的要求及作用</p>
<ol>
<li>鋁 (Al)</li>
</ol>
<p>3.9 — 4.3%</p>
<p>• 降低合金的溶點</p>
<p>• 純鋅=420oC, 3號鋅合金=381-387oC</p>
<p>• 減少鋅對鐵質材料的侵蝕，使鋅合金</p>
<p>適用於熱室壓鑄</p>
<p>• 增強機械性能</p>
<p>• 改變合金溶液流動性</p>
<p>66</p>
<p>衝</p>
<p>1 2 3 4 5 6 7 8 9 10</p>
<p>77</p>
<p>擊</p>
<p>應</p>
<p>力</p>
<p>鋁對於鋅合金性能的影響</p>
<p>衝擊應力隨著鋁</p>
<p>50</p>
<p>在鋅合金中的含</p>
<p>40 量增加而轉變，</p>
<p>鋁含量至3.5%時</p>
<p>30</p>
<p>到最大值，而鋁</p>
<p>20</p>
<p>的含量在5%時降</p>
<p>10</p>
<p>至最低點</p>
<p>鋁 (%)</p>
<p>30</p>
<p>鋅 鋁的含量在5%</p>
<p>26</p>
<p>合 時，流動性較</p>
<p>22</p>
<p>金 大，</p>
<p>18</p>
<p>流</p>
<p>14 在3%時，流動性</p>
<p>動</p>
<p>10 較低</p>
<p>性</p>
<p>Zn - Al</p>
<p>+ 0.01 - 0.02 Mg</p>
<p>鋁 (%)</p>
<p>1 2 3 4 5 6 7 8 9</p>
<p>鋅合金元素的要求及作用</p>
<ol>
<li>鎂 (Mg)</li>
</ol>
<p>0.02 — 0.06%</p>
<p>• 抑壓晶間腐蝕</p>
<p>• 細化金屬組織﹐增加硬度</p>
<p>• 減低延展性</p>
<p>• 鎂含量>0.08%會使合金變脆﹐流動性下降</p>
<p>88</p>
<p>鋅合金元素的要求及作用</p>
<ol>
<li>銅 (Cu)</li>
</ol>
<p>• 3號鋅合金: 不超過0.1%</p>
<p>• 5號鋅合金: 0.75 — 1.25%</p>
<p>• 能細化晶粒﹐增加合金的抗拉強度及硬度</p>
<p>• 超出1.25%，鑄件的尺寸會不穩定</p>
<p>99</p>
<p>銅對於鋅合金性能的影響</p>
<p>400</p>
<p>300</p>
<p>抗拉強度 (mPa)</p>
<p>硬度 (BHN)</p>
<p>200</p>
<p>100</p>
<p>0</p>
<p>純鋅 3號鋅合金 5號鋅合金</p>
<p>金屬 抗拉強度 硬度</p>
<p>(MPa) (BHN)</p>
<p>純鋅 97 41</p>
<p>3號鋅合金 283 82</p>
<p>5號鋅合金 328 91</p>
<p>1100</p>
<p>銅對鋅合金流動性的影響</p>
<p>1111</p>
<p>對鋅合金有害的元素</p>
<ol>
<li>鐵 (Fe)</li>
</ol>
<p>不超過 0.10%</p>
<p>• 鐵是造成合金渣的主要元素</p>
<p>• 鐵在合金溶液中的可溶性只有0.03%</p>
<p>• 過多的鐵會與鋁和鋅結合成化合物(FeAl</p>
<p>3</p>
<p>和 Fe Al )，使鋅合金中鋁的含量降低。</p>
<p>2 5</p>
<p>• 形成一種堅硬顆粒，令鑄件表面拋光困</p>
<p>難。</p>
<p>1122</p>
<p>對鋅合金有害的元素</p>
<ol>
<li>鉛 (Pb)、錫 (Sn)、鎘 (Cd)</li>
</ol>
<p>導致晶間腐蝕的主要元素:</p>
<p>• 鉛: 不超過 0.004%</p>
<p>• 錫: 不超過 0.002%</p>
<p>• 鎘: 不超過 0.003%</p>
<p>1133</p>
<p>晶間腐蝕</p>
<p>晶間裂紋</p>
<p>• 晶間腐蝕發生在合金</p>
<p>晶體邊界之間</p>
<p>• 使鑄件發漲、龜裂、</p>
<p>鬆散</p>
<p>晶粒</p>
<p>晶粒邊界</p>
<p>• 在高溫或高濕度的環 低含鉛量</p>
<p>( )</p>
<p>高含鉛量</p>
<p>( )</p>
<p>境當中特別容易發生</p>
<p>• 晶間腐蝕的潛伏期可</p>
<p>長達一年</p>
<p>1144</p>
<p>案例一: 鋅合金鎖膽</p>
<p>1155</p>
<p>案例二 : 由晶間腐蝕引致電鍍起泡</p>
<p>1166</p>
<p>內容</p>
<ol>
<li>鋅合金的種類</li>
<li>鋅鑄件常見缺陷</li>
<li>流道及澆注設計</li>
</ol>
<p>1177</p>
<p>鑄件缺陷分析: 水紋 / 冷隔紋</p>
<p>產生原因 特徵 解決方法</p>
<p>先進入模腔的金屬液 •鑄件表面不光滑 •適當地提高模溫</p>
<p>先凝固﹐後進入的金</p>
<p>•有明顯不規則的﹐下 •減少運水或脫模劑</p>
<p>屬液凝固在其周圍﹐</p>
<p>陷的線性紋路</p>
<p>•適當加溢流位</p>
<p>使鑄件表面有流動的</p>
<p>痕跡</p>
<p>1188</p>
<p>鑄件缺陷分析: 氣孔 / 砂孔</p>
<p>產生原因 特徵 解決方法</p>
<p>•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</p>
<p>良導致困氣 生氣孔 注系統</p>
<p>•入水應從大切面積到細</p>
<p>•脫模劑使用太多 •氣孔是圓形</p>
<p>切面積</p>
<p>•排氣不良 •直徑大小從微米到毫</p>
<p>•減少使用脫模劑的份量</p>
<p>米</p>
<p>1199</p>
<p>鑄件缺陷分析:收縮孔</p>
<p>產生原因 特徵 解決方法</p>
<p>•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</p>
<p>縮小 熱</p>
<p>•縮孔多為菱角狀﹐樹</p>
<p>•金屬自身凝固時﹐最 枝狀 •採用正確的澆注系統</p>
<p>終的收縮就形成收縮</p>
<p>•儘可能做到進料從厚</p>
<p>孔</p>
<p>到薄</p>
<p>2200</p>
<p>鑄件缺陷分析:晶間腐蝕</p>
<p>晶間裂紋</p>
<p>晶粒</p>
<p>低含鉛量</p>
<p>晶粒邊界</p>
<p>( )</p>
<p>(高含鉛量)</p>
<p>產生原因 特徵 解決方法</p>
<p>•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</p>
<p>鎘聚集在晶粒的交界 晶體邊界之間</p>
<p>•保証操作正確以防止</p>
<p>處</p>
<p>•鑄件發漲、龜裂、鬆 廢料將雜質元素帶入</p>
<p>•合金晶界和晶界附近 散</p>
<p>(該處雜質元素含量較</p>
<p>低)成分的差異會使晶</p>
<p>界附近成為晶界的陽</p>
<p>極 2211</p>
<p>鑄件缺陷分析: 黏模</p>
<p>產生原因 特徵 解決方法</p>
<p>•模溫過高 •金屬黏附在模腔表面 •改善脫模劑的用量或</p>
<p>噴射條件</p>
<p>•模具沖蝕後﹐表面不 •容易發生在需要模溫</p>
<p>良 較高的鑄件﹐如電鍍 •使用較好熱處理模具</p>
<p>件 鋼</p>
<p>•壓力太大</p>
<p>•入水速度太快</p>
<p>•偱環時間太短</p>
<p>2222</p>
<p>鑄件缺陷分析:夾雜</p>
<p>產生原因 特徵 解決方法</p>
<p>•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</p>
<p>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</p>
<p>個個小核 械加工困難</p>
<p>•避免保溫爐溫度過高</p>
<p>•這些化合物是硬而且</p>
<p>脆</p>
<p>•主要以Fe Al 和</p>
<p>2 5</p>
<p>Fe Al 兩種形式存在</p>
<p>2 3</p>
<p>2233</p>
<p>內容</p>
<ol>
<li>鋅合金的種類</li>
<li>鋅鑄件常見缺陷</li>
<li>流道及澆注設計</li>
</ol>
<p>2244</p>
<p>模具入水設計</p>
<p>• 入水設計是生產高質鑄件的關鍵</p>
<p>• 差劣的入水設計會引致</p>
<p>填充模腔問題 - 次品產生</p>
<p>水口料過重 - 能源損耗及成本損耗</p>
<p>2255</p>
<p>錐型流道設計</p>
<p>• 于1970年開始根據科學</p>
<p>原理發展</p>
<p>• 廣泛應用於世界各地的</p>
<p>鋅、鋁、鎂壓鑄業</p>
<p>主要特點:</p>
<p>• 可選擇最佳的填充模式</p>
<p>• 達到最高的入水速度及</p>
<p>最短的填充時間，(但要</p>
<p>Metal Head High Velocity</p>
<p>留意壓鑄機射料能力) Shatters Zone Metal Head Intact</p>
<p>• 從入水位及流道的設計</p>
<p>控制填充模式</p>
<p>Metal Head</p>
<p>Separates</p>
<p>• 橫切面面積由噴咀至流</p>
<p>From Wall</p>
<p>道將逐漸減低</p>
<p>• 排氣好</p>
<p>Metal Flow Around Bend</p>
<p>Metal Flow Around Bend of</p>
<p>Where Inlet Area is Larger</p>
<p>Constant Area 2266</p>
<p>Than Exit Area</p>
<p>錐形流道設計方法</p>
<p>2277</p>
<p>流道計算方法</p>
<p>2288</p>
<p>入水角度</p>
<p>Ag</p>
<p>A / A</p>
<p>in g</p>
<p>2299</p>
<p>澆口計算方法 (1)</p>
<p>如鑄件重量 = 1000g</p>
<p>重量 (g)</p>
<p>鑄件體積 =</p>
<p>液體#3合金密度 (g/mm3)</p>
<p>液體#3合金密度 = 0.00612 g/mm3</p>
<p>1000 g</p>
<p>鑄件體積 = = 163400 mm3</p>
<p>0.00612 g/mm3</p>
<p>3300</p>
<p>澆口計算方法 (2)</p>
<p>鑄件體積 = 163400 mm3</p>
<p>填充時間 = 0.01─ 0.04s 一般 0.02s</p>
<p>內澆口速度 = 40 ─ 50 m/s 一般 45000 mm/s</p>
<p>鑄件體積</p>
<p>內澆口面積 (mm2) =</p>
<p>填充時間 X 內澆口速度</p>
<p>163400 180 mm2</p>
<p>內澆口面積 (mm2) = =</p>
<p>0.02 X 45000</p>
<p>360 mm</p>
<p>0.5 mm</p>
<p>180 mm2</p>
<p>180mm</p>
<p>1.0 mm</p>
<p>3311</p>
<p>排氣位</p>
<p>內澆口面積 = 180 mm2</p>
<p>排氣位面積</p>
<p>= 內澆口面積 10 至 20%</p>
<p>= 18至 36 mm2</p>
<p>排氣位厚度= 0.05 mm</p>
<p>排氣位總長度 = 18 / 0.05 = 360 mm</p>
<p>3322</p>
<p>排氣位</p>
<p>120mm 120mm</p>
<p>120mm</p>
<p>0.05mm</p>
<p>排气 排气 排气 浇口</p>
<p>金属流</p><hr>
<p>新手建议收藏，老手欢迎指点。</p>