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2024-04-07
一、鋅合金概述
●堅(jiān)硬牢固
●導(dǎo)電性高
●傳熱性高
●低成本原材料
●精確穩(wěn)定的立體性
●良好的薄壁性能
●冷卻性能好，易于連接
●高品質(zhì)成品
●超強(qiáng)防腐蝕
●環(huán)保型，可循環(huán)使用
參照指數(shù): 1=最高指數(shù), 5=最低指數(shù)
A抗高溫分裂。
合金抵抗溫度變化、熱脹冷縮時(shí)產(chǎn)生的壓力的能力。
B抗冷斷裂，變形。
合金在低溫環(huán)境中，抵抗變形，斷裂，彎曲的能力。
C機(jī)械加工與質(zhì)量。
切割，切割片特質(zhì)，成品質(zhì)量和工具壽命的綜合評(píng)定。
D電鍍加工與質(zhì)量。
在正常操作下，模鑄接受和保持電鍍的能力。
二、壓鑄鋅合金
零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者應(yīng)把下文中提到的鋅合金的蠕變性考慮在內(nèi)。這類合金的防潮和防震的性能比鋁合金更強(qiáng)。
NO.1
2號(hào)鋅合金
2號(hào)鋅合金也被稱為Kirksite。它是這一族中最堅(jiān)固的合金。但是由于銅含量較高，隨著時(shí)間的推移，將伴有老化特性。這一變化包括了20年后輕微的體積增長(zhǎng)(0.0014mm/[inin])，伸展性和填充銜接能力有所降低。
雖然2號(hào)鋅合金是很好的模具材料，但是很少被壓模生產(chǎn)者采用。它的蠕變表現(xiàn)比其他鋅合金高，而且在發(fā)生老化之后，它仍保持了較高的堅(jiān)硬和牢固度。
NO.2
3號(hào)鋅合金
3號(hào)鋅合金是鋅壓模的首選材料，在北美是最受歡迎的鋅合金。它平衡的物理和化學(xué)特性是最合乎需要的，尤其適合壓模鑄具，立體形體穩(wěn)定，抗老化，這就是為什么大部分的模具都采用它為原材料。3號(hào)鋅合金的成品質(zhì)量很好，適合電鍍，油漆和鉻鹽酸應(yīng)用。是標(biāo)準(zhǔn)平均水平的壓鑄材料。如果要求更高堅(jiān)硬度的材料，應(yīng)考慮其他類型的鋅合金。
NO.3
5號(hào)鋅合金
5號(hào)鋅合金是歐洲最常用的鋅合金。由于含銅量較高，堅(jiān)硬牢固度更強(qiáng)，而且在流失掉一部分伸縮性（持續(xù)延長(zhǎng)）后，延伸性與3號(hào)鋅合金比較，它的強(qiáng)度有所增強(qiáng)。這種伸展度的降低，在第二工序中，將影響金屬的形態(tài)，例如彎曲，榫接，型鍛，卷曲，這些都是設(shè)計(jì)者應(yīng)考慮到的。因?yàn)?號(hào)鋅合金的市場(chǎng)占有率很高，零件工程師在加固零部件時(shí)通常用3號(hào)代替5號(hào)。但是，如果是制作需要較高的延伸表現(xiàn)的產(chǎn)品，我們還是建議您使用5號(hào)鋅合金。雖然3號(hào)和5號(hào)鋅合金的蠕變指數(shù)相近，但5號(hào)鋅合金確實(shí)有更強(qiáng)的抗蠕變性，這兩類合金都適合弧線加工。當(dāng)溫度升高到超出正常環(huán)境溫度時(shí)，而對(duì)零件的結(jié)構(gòu)承受力又有特殊設(shè)計(jì)要求時(shí)，5號(hào)鋅合金相對(duì)來(lái)說(shuō)是更好的選擇。
NO.4
7號(hào)鋅合金
7號(hào)鋅合金作為3號(hào)鋅合金的修正，提高了可壓鑄性、延展性和表層品質(zhì)。大部分的7號(hào)鋅合金被運(yùn)用于金屬元件，和對(duì)鑄模的成型在其隨后的裝配運(yùn)作有特殊要求時(shí)，例如卷曲或打樁。更強(qiáng)的可壓鑄性，同時(shí)也適合薄壁的壓制。
有些鑄模要求更強(qiáng)的可壓鑄性，特別是復(fù)雜精細(xì)的零件，但是，這并不代表它需要特別的壓制要求。為了避免在分割切線過(guò)程中產(chǎn)生過(guò)度的火星，精確的沖模尺寸和參數(shù)是必不可少的。7號(hào)鋅合金的高品質(zhì)伸展性也體現(xiàn)在制作過(guò)程中，但更多的是體現(xiàn)在二道工序里的修正磨平的操作。
NO.5
ZA-8號(hào)鋅合金
數(shù)值指標(biāo)的大致鋁含量百分比顯示ZA 類合金明顯地比Zamak類的合金富含鋁成分。
ZA-8號(hào)鋅合金原先是為有著高品質(zhì)成品和電鍍特質(zhì)的永久模鑄合金而制的。它特別作為裝飾材料用途。雖然這種合金不如其他合金的模鑄特性好，但卻有著最優(yōu)的堅(jiān)硬牢固度和抗變形能力。就化學(xué)表現(xiàn)而言，ZA-8號(hào)鋅合金的堅(jiān)硬牢固度和抗變形能力要比其他類熱煉鋅合金要強(qiáng)。這是唯一可用于熱室壓鑄的ZA類合金。
NO.6
ZA-27號(hào)鋅合金
由于ZA-27號(hào)鋅合金的含鋁較高，它只能用于冷室壓鑄。這類合金的堅(jiān)硬度最高，在ZA族中密度最低。ZA-27在升溫環(huán)境中，與其他商業(yè)用途鋅類合金相比，提供了最強(qiáng)的設(shè)計(jì)承受力。它的承載和抗磨損力也很高。
NO.7
ACuZinc5型鋅合金
ACuZinc5型鋅合金由通用公司(GeneralMotors)研制。由于其銅含量的提高和鋁含量的降低,它的堅(jiān)硬牢固度和抗變形能力都得到了顯著的改善。ACuZinc5型鋅合金的承載力也很好。
鋅變形 (在重壓下而拉長(zhǎng))指在一定時(shí)間內(nèi)和壓力下的變形。一般有三個(gè)等級(jí)的變形：
第一等級(jí)-小而漸低壓力下的變形
第二等級(jí)-最弱但幾乎持久壓力下的變形
第三等級(jí)-升級(jí)壓力下的變形，通常導(dǎo)致斷裂
鋅合金的變形等級(jí)是一個(gè)隨時(shí)間呈曲線發(fā)展的行為。例如，變形拉力比率并不是持續(xù)的，即便是在低拉力情況下，而且在不同的時(shí)間段有不同的表現(xiàn)，因此造成了這一持續(xù)的曲線變化，所以鋅合金也不會(huì)有單一的彈性模數(shù)。持續(xù)載荷下的可承受力(拉力范圍)是以所要求的設(shè)計(jì)拉力的范圍為依靠的(延伸力百分比)。彈性模數(shù)的工作值和拉力范圍可以從室溫下的3號(hào)合金的伸縮變形試驗(yàn)和金屬板變形試驗(yàn)的曲線圖中獲得。因?yàn)?號(hào)和5號(hào)合金的變形值很接近，所以它們的曲線圖適用于這兩種合金。
例：a.如果設(shè)計(jì)拉力范圍的張力是0.2%而要求的工作壽命為5年，則拉力范圍是15.1MPa.b.100天和20.7MPa拉力產(chǎn)生0.1%的變形
這些數(shù)據(jù)可代入工程公式，但應(yīng)注意，它們只適用于特殊溫度環(huán)境下的特殊承力。瞬時(shí)曲線代表的是應(yīng)用壓力下即時(shí)產(chǎn)生的變形-當(dāng)壓力消除時(shí)，即可恢復(fù)原狀。所有的其他曲線變化包括這一數(shù)值再加上蠕變，才導(dǎo)致總的變形。
和所有的合金一樣，壓力范圍并不是唯一作用于鋅合金的原因，工作溫度同樣可導(dǎo)致合金的蠕變。第一等級(jí)的的變形對(duì)3號(hào)合金的作用很小，因此第二等級(jí)的變形可用來(lái)估計(jì)合金總的伸縮情況，即長(zhǎng)時(shí)間和強(qiáng)壓力環(huán)境下，第三等級(jí)的變形狀況。3號(hào)和5號(hào)合金的第二等級(jí)的變形，壓力、溫度關(guān)系分別在它們的圖表中顯示表明。應(yīng)當(dāng)注意的是，其他合金的第一等級(jí)的蠕變情況也是重要的，不應(yīng)被忽視。
鋅合金難免老化，尤其在升溫環(huán)境中。試驗(yàn)顯示經(jīng)過(guò)兩年，合金在室溫環(huán)境中，高壓下，或存放于75-95°C環(huán)境中三年，會(huì)降低16%的蠕變伸縮性。因此0.8的因素應(yīng)加入拉力范圍內(nèi)。計(jì)算公式如下。
利用3號(hào)合金的數(shù)據(jù)，在工作溫度的條件下增加10°C可用來(lái)估計(jì)5號(hào)合金的變形值。例如，5號(hào)合金大致的變形環(huán)境比3號(hào)合金的變形環(huán)境高出10°C。
以下的公式可精確的計(jì)算出3號(hào)和ZA8鋅合金在25°C-120°C間的變形情況：
以上的公式中
σ=最高可承受力(Mpa)
T=溫度(K)
t=工作壽命(秒)
n=壓力指數(shù)=3.5
Q=活動(dòng)能量=106kJ/mol=106kJ/mol
R=氣態(tài)常量=8.3143x10-3kJ/mol K
C'=從下表中獲得的常數(shù)
常數(shù)代入公式
以上的公式可計(jì)算出0.2%至1%范圍內(nèi)任何蠕變情況的綜合壓力指數(shù)、溫度、蠕變壽命和50MPa內(nèi)的壓力指數(shù)。
大部分的合金蠕變程度都是不穩(wěn)定的。即便是兩個(gè)貌似相同的樣板，也有可能因其各自的蠕變壽命(伸縮范圍)的不同而不同，因此不論是試驗(yàn)中或是公式中得出的數(shù)據(jù)，附加的一到兩個(gè)實(shí)際因素也應(yīng)根據(jù)不同的情況考慮在內(nèi)。
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