挤压铸造ZA27锌合金蜗轮

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1、挤压铸造ZA27锌合金蜗轮广东华金合金材料实业有限公司朱权利挤压铸造是对定量浇入铸型型腔中的液态金属施加较大的机械压力，使其成形、结晶凝固而获得零件毛坯的一种工艺方法。一、挤压铸造概述柱塞加压凝固法1-金属型2-柱塞3-液态金属4-底板冲头直接挤压法1-金属型2-冲头3-液态金属冲头间接挤压法1-上型2-下型3-冲头4-液态金属5-型腔按加压方式不同，挤压铸造的工艺过程1.铸型准备2.浇注3.合型加压4.开型、取铸件带倾转式压射筒挤压铸造机1-上型2-下型3-连杆4-加压缸5-压射筒6-定量勺7-挤压冲头8-制品采用电磁泵输液固定式压射筒挤压铸造机1-固定式压射筒2-

2、金属型3-电磁泵4-熔化炉5-输液管挤压铸造的特点1.无需浇冒系统，金属液直接浇入型腔，金属的利用率较高，并且吸气少，铸件可进行热处理。2.金属液始终在压力作用下充型、结晶凝固，补缩效果好，晶粒较细，组织致密、均匀。3.其力学性能接近锻件，且各向性能均匀。4.尺寸精度高，表面粗糙度低，加工余量小，成本便宜。二、华金挤压铸造挤压铸造设备华金挤压铸造锌合金蜗轮铸造ZA27蜗轮蜗轮一般采用锡青铜，但锡资源稀少及价格昂贵，使得锡青铜主要用于非常重要的蜗杆传动中。ZA27锌合金由于具有良好的铸造性能、力学性能、摩擦磨损性能、加工性能及低廉的成本等优势，已作为耐磨材料被广泛应用于

3、现代工业的较多领域，并部分代替青铜、黄铜等结构材料。但锌合金结晶温度范围宽(ZA27：381℃~487℃)[7,8]，呈糊状凝固，而糊状凝固获得的蜗轮，一般会在其内部产生诸如缩孔、缩松等缺陷，导致蜗轮力学性能和耐点蚀等性能的降低，甚至使得电梯曳引机在使用过程中较早地发生失效，并有引发安全事故的隐患。挤压铸造ZA27的组织性能金相组织对比金属型重力铸造挤压铸造金属型重力铸造、挤压铸造制备(ZA27)蜗轮的显微组织分别如如上图所示，金属型重力铸造制备的蜗轮晶粒粗大，易产生缩松；而在挤压铸造工艺下，树枝晶明显破碎，呈细小的等轴晶，无明显缩松缺陷。拉伸断口扫描照片挤压铸造的拉

4、伸断口重力铸造的拉伸断口不同铸造工艺下蜗轮材料的针孔挤压铸造重力铸造金属型铸造锌合金蜗轮针孔度较多，且集中在蜗轮厚度过渡的部位，局部针孔度为4-5级，其余部分为2级。挤压铸造技术制备的锌合金蜗轮，整个表面几乎没有发现针孔的存在，可判定针孔度为1级。针孔或缩松减小了构件的实际受力面积，而且有可能成为裂纹源，并破坏了材料的连续性，降低了铸件的强度和塑性，同时针孔还影响材料的耐点蚀性能。故针孔度等级越低，材料的机械性能和耐腐蚀性能越好。ZA27力学性能对比位置1位置2位置3拉伸试棒取样部位力学性能拉伸试棒ZA27挤压铸造蜗轮力学性能重力铸造抗拉强度250-400MPa，伸长

5、率2-6%挤压铸造抗拉强度350-450MPa，伸长率8-18%挤压铸造+合金化+热处理抗拉强度450-520MPa，伸长率3-10%挤压铸造ZA27合金高温力学性能挤压铸造ZA27耐磨性能磨损体积随加载力的变化曲线磨损体积随加载力的变化曲线挤压铸造ZA27耐点蚀性能锌合金蜗轮的耐点蚀性能如下面图片所示的电梯曳引机中进行，载重2000kg（试验加大曳引轮直径），提升高度71m，电梯速度0.5m/s，曳引比为2:1，平衡系数为0.45，运行时间为300h，曳引机表面平衡温度为90~100℃。测试结果分别如后面图片所示。测试用曳引机挤压铸造重力铸造点蚀对比金属型重力铸造1

6、00小时挤压铸造300小时分析讨论在蜗杆传动中，由于材料和结构上的原因，蜗杆的强度总是高于蜗轮轮齿的强度，所以失效常发生在蜗轮轮齿上。由于蜗杆传动中，齿面间相对滑动速度较大，故蜗轮常以疲劳磨损失效。疲劳磨损也叫接触疲劳，其表现形式主要有点蚀、剥落和剥层等，它是指当两个接触体相对滚动或滑动时，在接触区形成的循环应力超过材料的疲劳强度的情况下，表面层将引发裂纹，并逐步扩展，最后使裂纹以上的材料断裂剥落下来的磨损过程。发生疲劳点蚀的实物照片蜗轮齿面在长期应力作用下，从合金表面薄弱部位（疏松、夹渣、气孔、针孔、偏析等）萌生点蚀裂纹，而后向内倾斜扩展，最后二次裂纹折向表面，裂纹

7、以上的材料折断脱落下来即形成点蚀。结论相比重力铸造，采用挤压铸造制备ZA27合金蜗轮，可减少或消除蜗轮实体的缩孔、疏松、针孔缺陷，减轻偏析，细化和改善组织形态，提高组织和性能的均匀性。因此通过挤压铸造工艺，提高了ZA27蜗轮的综合力学性能，减少了点蚀裂纹萌生源，同时由于其延伸率的大幅提高使萌生的微裂纹也不易扩展，延长了其使用寿命。谢谢广东华金合金材料实业有限公司朱权利