常用锌合金特性分析.doc

常用锌合金特性分析一、锌合金概述锌合金坚硬牢固，是理想的机械加工、压模、打印花、制造装配材料的替换品。 表格中显示的是锌合金的性质，每一种锌合金产品都有其独到的特性，从而选择最适合你需求的产品。 锌合金特性： 坚硬牢固 导电性高 传热性高 低成本原材料 精确稳定的立体性 良好的薄壁性能 冷却性能好，易于连接 高品质成品 超强防腐蚀 环保型，可循环使用参照指数: 1=最高指数, 5=最低指数 A抗高温分裂。合金抵抗温度变化、热胀冷缩时产生的压力的能力 B抗冷段裂，变形。合金在低温环境中，抵抗变形，断裂，弯曲的能力 C机械加工与质量。切割，切割片特质，成品质量和工具寿命的综合评定 D电镀加工与质量。在正常操作下，模铸接受和保持电镀的能力 二、压铸锌合金 零件结构设计者应把下文中提到的锌合金的蠕变性考虑在内。这类合金的防潮和防震的性能比铝合金更强。2号锌合金 2号锌合金也被称为Kirksite。它是这一族中最坚固的合金。但是由于铜含量较高，随着时间的推移，将伴有老化特性。这一变化包括了20年后轻微的体积增长(0.0014mm/inin)，伸展性和填充衔接能力有所降低。 虽然2号锌合金是很好的模具材料，但是很少被压模生产者采用。它的蠕变表现比其他锌合金高，而且在发生老化之后，它仍保持了较高的坚硬和牢固度。 3号锌合金 3号锌合金是锌压模的首选材料，在北美是最受欢迎的锌合金。它平衡的物理和化学特性是最合乎需要的，尤其适合压模铸具，立体形体稳定，抗老化，这就是为什么大部分的模具都采用它为原材料。3号锌合金的成品质量很好，适合电镀，油漆和铬盐酸应用。是标准平均水平的压铸材料。如果要求更高坚硬度的材料，应考虑其他类型的锌合金。 5号锌合金 5号锌合金是欧洲最常用的锌合金。由于含铜量较高，坚硬牢固度更强，而且在流失掉一部分伸缩性（持续延长）后，延伸性与3号锌合金比较，它的强度有所增强。这种伸展度的降低，在第二工序中，将影响金属的形态，例如弯曲，榫接，型锻，卷曲，这些都是设计者应考虑到的。因为3号锌合金的市场占有率很高，零件工程师在加固零部件时通常用3号代替5号。但是，如果是制作需要较高的延伸表现的产品，我们还是建议您使用5号锌合金。虽然3号和5号锌合金的蠕变指数相近，但5号锌合金确实有更强的抗蠕变性，这两类合金都适合弧线加工。当温度升高到超出正常环境温度时，而对零件的结构承受力又有特殊设计要求时，5号锌合金相对来说是更好的选择。 7号锌合金 7号锌合金作为3号锌合金的修正，提高了可压铸性、延展性和表层品质。大部分的7号锌合金被运用于金属元件，和对铸模的成型在其随后的装配运作有特殊要求时，例如卷曲或打桩。更强的可压铸性，同时也适合薄壁的压制。 有些铸模要求更强的可压铸性，特别是复杂精细的零件，但是，这并不代表它需要特别的压制要求。为了避免在分割切线过程中产生过度的火星，精确的冲模尺寸和参数是必不可少的。7号锌合金的高品质伸展性也体现在制作过程中，但更多的是体现在二道工序里的修正磨平的操作。 ZA-8号锌合金 数值指标的大致铝含量百分比显示ZA 类合金明显地比Zamak类的合金富含铝成分。 ZA-8号锌合金原先是为有着高品质成品和电镀特质的永久模铸合金而制的。它特别作为装饰材料用途。虽然这种合金不如其他合金的模铸特性好，但却有着最优的坚硬牢固度和抗变形能力。就化学表现而言，ZA-8号锌合金的坚硬牢固度和抗变形能力要比其他类热炼锌合金要强。这是唯一可用于热室压铸的ZA类合金。 ZA-27号锌合金 由于ZA-27号锌合金的含铝较高，它只能用于冷室压铸。这类合金的坚硬度最高，在ZA族中密度最低。ZA-27在升温环境中，与其他商业用途锌类合金相比，提供了最强的设计承受力。它的承载和抗磨损力也很高。ACuZinc5型锌合金 ACuZinc5型锌合金由通用公司(GeneralMotors)研制。由于其铜含量的提高和铝含量的降低,它的坚硬牢固度和抗变形能力都得到了显著的改善。ACuZinc5型锌合金的承载力也很好。锌变形 变形(在重压下而拉长)指在一定时间内和压力下的变形。一般有三个等级的变形： 第一等级-小而渐低压力下的变形 第二等级-最弱但几乎持久压力下的变形 第三等级-升级压力下的变形，通常导致断裂 锌合金的变形等级是一个随时间呈曲线发展的行为。例如，变形拉力比率并不是持续的，即便是在低拉力情况下，而且在不同的时间段有不同的表现，因此造成了这一持续的曲线变化，所以锌合金也不会有单一的弹性模数。持续载荷下的可承受力(拉力范围)是以所要求的设计拉力的范围为依靠的(延伸力百分比)。弹性模数的工作值和拉力范围可以从室温下的3号合金的伸缩变形试验和金属板变形试验的曲线图中获得。因为3号和5号合金的变形值很接近，所以它们的曲线图适用于这两种合金。 例：a.如果设计拉力范围的张力是0.2%而要求的工作寿命为5年，则拉力范围是15.1MPa. b.100天和20.7MPa拉力产生0.1%的变形这些数据可代入工程公式，但应注意，它们只适用于特殊温度环境下的特殊承力。瞬时曲线代表的是应用压力下即时产生的变形-当压力消除时，即可恢复原状。所有的其他曲线变化包括这一数值再加上蠕变，才导致总的变形。 和所有的合金一样，压力范围并不是唯一作用于锌合金的原因，工作温度同样可导致合金的蠕变。第一等级的的变形对3号合金的作用很小，因此第二等级的变形可用来估计合金总的伸缩情况，即长时间和强压力环境下，第三等级的变形状况。3号和5号合金的第二等级的变形，压力、温度关系分别在它们的图表中显示表明。应当注意的是，其他合金的第一等级的蠕变情况也是重要的，不应被忽视。锌合金难免老化，尤其在升温环境中。试验显示经过两年，合金在室温环境中，高压下，或存放于75-95C环境中三年，会降低16%的蠕变伸缩性。因此0.8的因素应加入拉力范围内。计算公式如下。 利用3号合金的数据，在工作温度的条件下增加10C可用来估计5号合金的变形值。例如，5号合金大致的变形环境比3号合金的变形环境高出10C。 以下的公式可精确的计算出3号和ZA8锌合金在25C-120C间的变形情况：以上的公式中 =最高可承受力(Mpa) T=温度(K) t=工作寿命(秒) n=压力指数=3.5 Q=活动能量=106kJ/mol=106kJ/mol R=气态常量=8.3143x10-3kJ/mol K C=从下表中获得的常数常数代入公式 以上的公式可计算出0.2%至