對(duì)鋁合金材料或鋁合金壓鑄工藝有所認(rèn)識(shí)的人都知道,鋁合金分含硅高(約10%)的“壓鑄鋁合金”、含硅中等(約5%),適合重力鑄造、低壓鑄造或金屬模鑄造的“鑄造合金”,以及適用于擠壓、鍛壓等壓力加工,含硅量很少(1%-2%以下)或基本不含硅的“變形鋁合金”。
不少人以為,在鋁合金或鎂合金中加硅,主要是為了增加合金的流動(dòng)性,其實(shí)并不全面正確,且有認(rèn)識(shí)的偏差與誤導(dǎo)。在合金中加硅,作用主要確有兩項(xiàng):
第一是增加流動(dòng)性。但這主要是對(duì)重力鑄造等很低的壓強(qiáng)下充型而言的。檢測(cè)與實(shí)踐都表明,不加硅的合金與加了硅的合金,在超過1MPa的充型壓強(qiáng)下充型,差異并不大。當(dāng)今的壓鑄機(jī)與壓鑄工藝,充型壓強(qiáng)可以超過100MPa,即使是最差流動(dòng)性的合金(變形鋁合金、變形鎂合金等),都不存在充型不足的困難。
第二是減少“液—固”相的相變體積收縮率——這一項(xiàng)才是最重要與最關(guān)鍵的。有研究指,含硅量到20%左右的鋁合金(如A390),相變體積可以基本不變。所以,用于高溫場(chǎng)合的鋁活塞,總是硅含量較高的合金。
因?yàn)閴鸿T工藝的本質(zhì)特性,屬單方向的高壓強(qiáng)充型鑄造,不具有反向補(bǔ)縮功能,這是它與低壓鑄造、重力鑄造具有反向補(bǔ)縮充型的工藝特性完全不同的地方。正是這個(gè)原因,行業(yè)上才特意配制相變收縮率比較低,含硅量盡量去到最高,專門為了壓鑄工藝不能反向補(bǔ)縮的鋁合金牌號(hào)。
增加硅在合金中的含量會(huì)付出很大的代價(jià):大幅削弱了合金的強(qiáng)度,并使合金變脆,延伸率顯著降低。壓鑄鋁合金(如ZL107、ADC12)普遍就比變形鋁合金的強(qiáng)度低了一半甚至大半,約在200MPa范圍。對(duì)比A356、6061(LY硬鋁)、ZL101合金強(qiáng)度在400MPa,7075(LC超硬鋁)強(qiáng)度達(dá)600MPa就可知了。硅還是非金屬,不能陽極氧化與著色。故從本質(zhì)上說,硅對(duì)合金歸屬為一種有害的或雜質(zhì)類的元素。
所以,我們一般都將壓鑄件稱為“結(jié)構(gòu)件”,很多功能上有要求,被稱為“功能件”所用的地方,如有高強(qiáng)度、延伸率高(不脆)、耐高溫、表面著色、耐沖擊韌性要求等場(chǎng)合的,壓鑄合金基本就不能用了。
實(shí)踐上,用壓鑄工藝生產(chǎn)含硅量在5%左右的鑄造類合金(如生產(chǎn)鋁合金輪轂的A356、ZL101牌號(hào)合金),毛坯合格率明顯降低,縮孔縮松非常嚴(yán)重。
原因在于,該類鑄造合金的體積收縮率較大,本來就只適合于有補(bǔ)縮系統(tǒng)的鑄造工藝的(如重力鑄造、金屬模鑄造、低壓鑄造)。用沒有補(bǔ)縮系統(tǒng)的壓鑄工藝生產(chǎn),明顯勉為其難,縮孔縮松缺陷又怎不明顯增加呢。關(guān)于更多鑄造資訊請(qǐng)登錄中國(guó)鑄造網(wǎng)