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01 压铸铝合金主要元素及作用
压铸铝合金通常是Al,Si,Mg、Cu、Mn、Ni等合金组成,不同含量形成了不同性能的合金。这类合金以Si硅为主要合金元素,具有优异的流动性和铸造性能,收缩率小,气密性好,适合复杂形状铸件,不同元素的作用如下:
[Si]:显著改善流动性的元素成本,随着Si含量的提高,抗拉强度和硬度会增加,同样的延伸率下降;(另外,从Al-Si金相图可得,推荐压铸铝合金硅含量范围为 7–12%)
[Cu]:含量增加,机械性能变佳,最高强度在4%-6%的铜含量,切削性能变佳,但是耐蚀性下降;
[Mg]:少部分镁会有硬化效果,但含量高会导致低温脆性,因此其含量要控制在0.3%以内,美国则控制在0.1%以内;
[Fe]:铁元素易形成夹杂物,一般含有0.9%的铁,避免造成金属粘模现象,大量的铁会导致铸件表面形成硬点;
[Ni]:镍和铜元素一样,随着含量的增加,硬度和抗拉强度提高,但腐蚀性变差,可以改善高温抗拉强度;
[Mn]:适量的锰可以减少粘模的现象;
[Zn]:锌蚀是造成高温脆性的原因,JIS控制在1.0%以内,压铸件出现龟裂的现象较少;
02 主要压铸铝合金系列
1、Al-Si-Mg 系
YL102:力学性能中等,可热处理强化,适合制造承受中等载荷的零件;
A380:流动性极佳,强度较高,适合复杂薄壁件(如汽车变速箱壳体);
2、Al-Si-Cu 系
YL112:强度和硬度较高,耐磨性好,但耐腐蚀性稍差,用于制造受力较大的零件(如齿轮、泵体);
A383:硅含量更高,流动性优于 A380,适合更复杂的铸件,如精密仪器外壳;
3、Al-Si-Cu-Mg 系压铸铝合金(多元合金,综合性能优)
在硅、铜基础上加入镁,进一步提升强度和热处理强化效果,适合高强度要求的场景;
A360:抗拉强度约 320MPa,延伸率约 3%,耐腐蚀性较好(铜含量减少),常用于汽车发动机零件(如缸盖罩);
ADC12:流动性好,强度较高,成本低,适合大批量生产的通用零件(如电脑外壳)。
03 常用牌号对照
不同国家对压铸铝合金都有不同的牌号,例如:AXXX是美国的牌号,参考标准ASTM B85【1】,ADCXX是日本的牌号,LMXX是英国的牌号,中国的牌号是YLXXX(Y:压铸,L:铝合金),参考压铸铝合金国家标准(GB/T 15115【2】);
常用各种材料成分以及性能如下表:
其中对于ADC12的性能描述,JIS H5302【3】中做了充分的描述:标准样片与铸件上取样试验的实测数据、材料性能在不同厚度样件上的表现、工艺中引起强度降低的缺陷原因以及与A380的对比等,非常详细,下图部分引用标准:
04 免热处理压铸铝合金
广泛应用的车身真空压铸结构件用压铸铝合金均是AlSi10MnMg合金,化学成分见表 。
近些年,随着一体压铸出现,AlSi10MnMg合金的热处理过程会导致压铸件出现变形与表面起泡的问题,特别是随着压铸件的不断大型化,后续整形难度以及报废率将大幅提升。
因此,非热处理压铸铝合金材料一方面可以直接在铸态下使用规避上述问题,另一方面还可以降低零件制造成本,主要分为Al-Si系和Al-Mg系两大类非热处理铝合金。以Al-Si系为列,主要有如下:
其中就包括大名鼎鼎的C611,性能如下,此部分感兴趣的可以参考【4】
来源:派课笔记