□文/熊 儀

淺析GB/T15115-2009壓鑄鋁合金新標(biāo)準(zhǔn)

□文/熊 儀

Analysis on the New Standard of Aluminum Alloy Die Casting

最近收到一些對新頒國標(biāo)GB/ T15115-2009壓鑄鋁合金標(biāo)準(zhǔn)的討論意見，本人也仔細(xì)翻閱了，并對其新老標(biāo)準(zhǔn)與同類型的國外先進(jìn)工業(yè)國家的國家標(biāo)準(zhǔn)比對了一下，由于此份國家標(biāo)準(zhǔn)不僅對國內(nèi)壓鑄鋁合金、鋁合金壓鑄件的生產(chǎn)、驗(yàn)收是重要的執(zhí)行規(guī)范和檢驗(yàn)依據(jù)，也涉及到鋁合金壓鑄件出口業(yè)務(wù)和再生鋁行業(yè)發(fā)展與延伸，因而十分有必要進(jìn)行一些商榷與討論。

一、新老標(biāo)準(zhǔn)的對照

1．老壓鑄鋁合金標(biāo)準(zhǔn)G B/ T15115-94（見表1）

2. 新頒布的壓鑄鋁合金標(biāo)準(zhǔn)GB/ T15115-2009 （見表2）

從新老標(biāo)準(zhǔn)的表列數(shù)據(jù)對比可以看出：新老標(biāo)準(zhǔn)所列品種數(shù)量雖然仍是7種，但增加了YL101合金，將原標(biāo)準(zhǔn)中的YL108刪掉了。在鋁合金牌號品種中，無論是壓鑄鋁合金和重力鑄造鋁合金歷來都有一種承接相關(guān)性，國外也基本如此?，F(xiàn)YL101與ZL101同類，都是鑄造鋁合金，化學(xué)成分卻不同，容易造成混亂。原來ZL101由于Si含量低，Si與Mg比例不適當(dāng)，壓鑄難以成型，故未引入；現(xiàn)雖將Si提高了，但它卻與同類的YL104合金相近，故沒有必要新增加。ZL104合金是一個老牌號合金，國內(nèi)應(yīng)用幾十年，工藝非常成熟。將Mg改為0.3%～0.5%有什么依據(jù)？

刪掉YL108合金在技術(shù)上是可以解釋的，由于YL108合金中涉及Al-Si-Cu-Mg-Mn合金系列，合金組成復(fù)雜、強(qiáng)化相太多對壓鑄合金是不恰當(dāng)?shù)摹?/p>

二、新老標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵差異

標(biāo)準(zhǔn)的修訂和更新是正常的，但必須符合技術(shù)上先進(jìn)、工藝上合理、在生產(chǎn)實(shí)踐中可行的基本原則。對于材料標(biāo)準(zhǔn)而言，化學(xué)成分規(guī)范、性能水平不是規(guī)定得越嚴(yán)越好、性能越高越妙，必須有一個寬嚴(yán)適度的規(guī)范，更何況對于鑄造合金而言，往往其力學(xué)性能與鑄造工藝性能是反其道而行之，因此需要我們在制定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范時兼顧考慮。壓鑄鋁合金標(biāo)準(zhǔn)是有色合金中的重要基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)之一，涉及面廣。它對合金的主要化學(xué)成分及允許的雜質(zhì)含量都有規(guī)范要求，也是驗(yàn)收產(chǎn)品合格與否的重要依據(jù)，一般都列為必檢項(xiàng)目，往往由于某個項(xiàng)目或指標(biāo)不合格，產(chǎn)品難以交付，這在生產(chǎn)活動中，特別是外貿(mào)業(yè)務(wù)中是司空見慣的。為此有關(guān)國家在制定相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)時都十分審慎。

表1 壓鑄鋁合金的化學(xué)成分

表2 壓鑄鋁合金的化學(xué)成分

在GB/T15115-94與現(xiàn)頒布的GB/ T15115-2009比較可以看出，老標(biāo)準(zhǔn)傾向于日本JISH5302，而新標(biāo)準(zhǔn)則傾向于美國ASTMB85，特別是壓鑄鋁合金應(yīng)用量最大的AL-Si-Cu系壓鑄合金，之間最大的差別在于其合金Si與Cu比例不一致，這種差別將對合金的鑄造工藝性能、合金鑄件成品率有較大的影響，其中需特別指出的是：老標(biāo)準(zhǔn)允許雜質(zhì)Mg≤0.30%，而新標(biāo)準(zhǔn)則規(guī)定Mg≤0.10%，僅這一差異就大大制約了再生鋁在其中的應(yīng)用，特別是嚴(yán)重影響了熟鋁在其中的加入量。如變形鋁合金的板料，老標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的Mg含量稍高，不外乎其形成部分Mg2Si≤化相，從而造成Cu2Al與Mg2Si疊加效應(yīng)，部分影響鑄件成型的收縮性能，但這是可以通過工藝調(diào)整和改進(jìn)工藝來解決的。同樣是Al-Si-Cu系壓鑄合金，歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN1706無論對Si與Cu元素的比例及允許Mg含量的規(guī)定都十分合理可行，如表3所示。

從表中可以看出，同樣是Al-Si-Cu系壓鑄鋁合金，在同類型的合金組元中，其中Si與Cu的含量比例相對靈活和寬松，這是視不同壓鑄件使用情況而采用的適當(dāng)規(guī)范，否則在實(shí)際使用中將造成被動。其中特別是對Al-Si-Cu系壓鑄合金中Mg含量作了更為靈活而適用的規(guī)定。這對于再生鋁的熟鋁加入提供了依據(jù)。事實(shí)上，包括美國在內(nèi)的世界各國在壓鑄鋁合金中廣泛使用再生鋁已是不爭的事實(shí)。日本和德國是汽車生產(chǎn)和出口大國，壓鑄件的生產(chǎn)量也是最多的，其生產(chǎn)的廣度和考驗(yàn)的時間也很長，應(yīng)該說，他們的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范更具有說服力。所以筆者在實(shí)踐中無論是對化學(xué)成分或力學(xué)性能的爭議中大都引用以德國規(guī)范為基礎(chǔ)的歐洲標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范來處理。實(shí)踐證明，它是行之有效的。

三、討論與建議

1. GB/T15115-2009新國標(biāo)是壓鑄合金的規(guī)范，若以此標(biāo)準(zhǔn)為基準(zhǔn)，其合金錠標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該更嚴(yán)一個級別，如Mg含量的限制將更嚴(yán)，合金錠承制廠怎么生產(chǎn)呢？再生鋁限制不僅大幅提高生產(chǎn)成本且與低碳和環(huán)保的大目標(biāo)形成抵觸，其實(shí)踐可行性怎樣？我們曾從不少美國提供的鋁合金壓鑄件樣品中對其A380等合金進(jìn)行多次抽查驗(yàn)樣，其中有不少元素是超標(biāo)的，ASTMB85中所列性能指標(biāo)更強(qiáng)更經(jīng)不起推敲。關(guān)鍵是用戶使用的是壓鑄件，怎樣對壓鑄件進(jìn)行實(shí)事求是地檢測和工程考核是最主要的。筆者曾經(jīng)為幾家生產(chǎn)美國壓鑄件的外貿(mào)企業(yè)處理過不少爭議，只要論據(jù)充分，壓鑄件質(zhì)量優(yōu)良，對于成分及性能方面的差異，可以據(jù)理協(xié)商解決。

2. 鑒于上述新標(biāo)GB/T15115-2009壓鑄合金標(biāo)準(zhǔn)的一些問題，在進(jìn)行商務(wù)談判和簽訂合同時值得慎重考慮，既要考慮壓鑄件應(yīng)用特性和復(fù)雜程度、生產(chǎn)合格率、鑄件成本，更要考慮同類型合金的相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)要求，例如日本JISH5302標(biāo)準(zhǔn)，我國一般生產(chǎn)單位都可以接受，要求高一些的建議借鑒歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN1706。GB/ T15115-2009壓鑄合金標(biāo)準(zhǔn)是個推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)，并非強(qiáng)制性的，希望壓鑄企業(yè)注意這一點(diǎn)，以免造成不必要的損失。

3. 筆者曾主編過不少國家航空工業(yè)的材料和工藝標(biāo)準(zhǔn)，在標(biāo)準(zhǔn)頒發(fā)前，編制組都要起草標(biāo)準(zhǔn)初審稿，發(fā)至有關(guān)企業(yè)、科研院所廣泛征求意見，然后歸納整理，重要單位還要親臨調(diào)研，在此基礎(chǔ)上提出標(biāo)準(zhǔn)一審稿——預(yù)審稿，再次對有關(guān)單位征求意見，必要時要召集標(biāo)準(zhǔn)預(yù)審會議，對一些重要和共性問題進(jìn)行面對面地討論，再次修改后產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的審定稿，并報(bào)航空部主管部門，由部分技術(shù)主管部門召開標(biāo)準(zhǔn)審定會。筆者曾是有色合金全國標(biāo)準(zhǔn)審查委員會的成員，以前國標(biāo)也基本按此程序制定，現(xiàn)有無改變筆者尚不得知。

表3 歐洲EN1706標(biāo)準(zhǔn)的合金化學(xué)成分

作者系中國再生鋁企業(yè)家俱樂部顧問、原國家航空科技成果評審委員會委員

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