铝硅铜合金是一种高强度的压铸铝合金,是普通铝硅合金(诸如:我国的YL101、YL102等)的分支。但由于铝硅铜合金相对于普通铝硅合金而言,具有良好的填充性,因此在模具设计时,对其压铸模配合间隙的选定就不能全都采用适合于普通铝硅合金特性所推荐的配合间隙。
铝硅铜合金的填充性比普通铝硅合金的填充性要好得多。例如,某厂压铸成形的薄壁、格形零件,其材料为A380合金(美国铝硅铜合金的商业牌号之一,是铝硅铜合金的典型代表),其结构、尺寸如下图所示:格形筋条断面尺寸为1.5mm×2.5mm,该零件最薄的一边壁厚仅为0.77mm。
该零件的压铸成形充分说明了铝硅铜合金的填充性(即流动性)好,它不仅优于普通铝硅合金,而且在符合其特性的重熔工艺和压铸工艺条件下,使填充性甚至不亚于锌铝合金ZZnA14-1的填充性。而当今压铸模具设计师对锌铝合金ZZnA14-1的填充性和对其压铸模的配合间隙的控制已有足够的认识和丰富的经验。铝硅合金的力学性能和填充性能良好的根本原因在于其化学成分和与之化学成分相适应的熔炼工艺和压铸工艺。
对铝硅铜合金力学性能和填充性能影响较大的主要元素有:
(1)硅元素的含量很高,一般在7%~18%之间。高温时,形成的共晶体,能改善合金高温时的造型性[1]。外国学者也认为,高的结晶潜热对应着高的流动性,在所有能和铝熔化成合金的元素中,硅具有{zg}的潜热值,铍是具有比硅潜热更高的{wy}合金元素,但铍的使用量很小,以致它对合金系的潜热影响不明显[2]。
(2)铜元素的含量也很高,各种不同牌号的铝硅铜合金的铜含量基本上都在1.5%~5.0%的范围内。在合金内以共晶体(α+CuAl2)的形式存在,可以提高合金液的流动性。
(3)不同牌号的铝硅铜合金多少都含有锌,有的甚至高达3%。由于铜的含量较高,因此允许适当提高锌的含量[1]。锌本身的流动性也特别好。
(4)压铸过程中,为了减少合金液对模具的粘附,可允许存在一定量的铁元素,为减少铁的有害影响,可加入少量的锰元素与铁中和,将合金中铁的晶体形状从片状或针状变成细密的晶体形状(汉字字形的组织)[1]。
正因为铝硅铜合金含有以上多种可改善合金填充性和力学性能的元素,理论上其填充性和抗拉强度就应该很好,实践也证明了其具有优良的填充性和高的强度,所以才被广泛用于压铸生产。
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