有色金属及其合金的应用及性质

1.低熔点合金

长期以来冲压模具一直采用钢材制造，由于钢制冲压模具结构复杂，加工困难，制造周期长，费用高，不适用于小批量生产和新产品的试制要求。为此，发展了低熔点合金模和锌基合金模等简易模具。

低熔点合金系指熔点在300℃以下的合金，采用的元素有Bi、Sb、Cd、Sn、Zn等，对其性能的影响见表10-4，常用低熔点合金的成分及性能见表10-5。

表10-4 合金元素对低熔点合金性能的影响

表10-5 常用低熔点合金的成分及性能

低熔点合金主要用于制造拉深模、成形模，用来将凸模浇固在固定板上，固定凹模拼块、固定导套、浇铸卸料板的导向部分及浇铸成形模的工作部分等。

用低熔点合金浇固模具，浇固部分可以粗加工，省工时，生产周期短，并能得到准确的配合，从而提高模具质量。但对>2mm板料冲裁的卸料力大而很少采用。

用低熔点合金铸造成形模，制造周期短，成本低。适用于新产品试制和小批量、多品种生产，寿命一般在1万件以下。

2.锌基合金

锌基合金是指以锌为基体的Zn、Al、Cu三种元素加入微量Mg组成的合金。采取熔化浇铸的方式制造模具，其熔点为380℃，密度为6.7g/cm³，性能相当于低碳钢，加工性质类似青铜铸件。

（1）锌基合金的化学成分及力学性能 一般模具用锌基合金是采用w（Zn）=99.995%、w（Al）=99.7%、w（Cu）=99.95%的电解铜和w（Mg）=99.95%按比例配制而成。使用这样高纯度的材料，对提高锌基合金的力学性能会起到了良好作用。

锌基合金的化学成分及力学性能见表10-6。

表10-6 锌基合金的化学成分及力学性能

（2）锌基合金的熔炼工艺 锌基合金的熔炼工艺有两种：直接熔炼法与中间合金熔炼法。直接熔炼法是将Zn、Cu、Al按其成分比例倒人坩锅直接进行熔炼的方法；中间合金熔炼法是先将铜、铝熔炼成中间合金，然后将锌与中间合金配制成锌合金。此方法可减少合金元素的氧化、烧损和金属熔液过热，便于控制合金化学成分，节约能源，缩短熔炼周期。

（3）模具用锌基合金特点(www.xing528.com)

1）熔点低。熔点为380℃，可用简单设备和一般技术进行熔化，浇铸温度为420～450℃，可用砂型、金属型进行铸造。

2）模具复制性好。

3）强度接近于低碳钢。

4）切削性能好，易于进行机械加工和修饰加工。

5）铸件气孔、针孔少，且可用气焊修补。

6）具有独特的润滑性和耐烧结性，用锌基合金（如拉深）冲压工件表面不易出现缺陷。

7）锌基合金可重熔再用，节约原材料，降低成本。

8）可用经过修整的凸模作型芯直接铸出高精度凹模。

9）冷固时产生收缩，铸造时可将需要镶入的钢制件直接铸入。

由于锌基合金具有上述特点，使锌基合金模设计简单、制造容易，不需要专门的模具加工设备，省工、省料、节省模具的储存面积。适用于制造中、小批量冲裁模、成形模、拉深模及弯曲模。作冲裁模时，凸模采用淬硬的模具用钢。

为弥补锌基合金硬度低的不足，可采用镀铬后再使用，使模具寿命显著提高。用锌基合金模具时要考虑坯料的种类和尺寸，在轻合金薄板拉深或成形时寿命可达1万件。

3.铝青铜

在加工不锈钢、耐热钢等高韧性材料成形时，模具用钢易发生烧伤和擦伤，用铝青铜模具可防止此缺陷，因为铝青铜导热性好，能得到光滑的加工面，是摩擦热积蓄少的合金。

表10-7列出了铸造模具用铝青铜材料的化学成分和力学性能。

表10-7 铸造模具用铝青铜的化学成分和力学性能

铝青铜铸造和机械加工较为困难，一般采用模具用钢制作凸模，铝青铜制作凹模。铝青铜模具在对钛、钽、钼等新材料的成形中效果较好。铝青铜模具寿命一般不超过1万次。