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1、铝合金压铸技术 讲师：钟谷成 2009年5月 目录目录 铝合金压铸技术 1铝合金压铸材料介绍 压铸模具设计2 3模具材料 4压铸零件缺陷 铝合金压铸材料介绍 目前，根据我们所认识在压铸行业中生产通讯行业里面的设备零件一般以铝目前，根据我们所认识在压铸行业中生产通讯行业里面的设备零件一般以铝 硅系合金、铝硅铜合金为主。硅系合金、铝硅铜合金为主。 1 1、Al-SiAl-Si系合金如系合金如YL102YL102、YL103YL103特点：流动性好，具有良好的铸造性能，适合于特点：流动性好，具有良好的铸造性能，适合于 压铸大型而复杂形状铸件，抗裂性、致密性、耐磨性、导热性好，热膨胀小。压铸大型而复杂
2、形状铸件，抗裂性、致密性、耐磨性、导热性好，热膨胀小。 2 2、 Al-Si-CuAl-Si-Cu系如系如YL112YL112、YL113YL113（日本牌号（日本牌号ADC12ADC12，美国牌号，美国牌号380380）特点：此类）特点：此类 压铸铝合金使用最广泛，具有良好的综合性能（铸造性能、机械性能）。应用于压铸铝合金使用最广泛，具有良好的综合性能（铸造性能、机械性能）。应用于 压铸汽车零件，如汽缸盖、泵、阀类；电子通讯设备零件（机箱、塔放、合路器压铸汽车零件，如汽缸盖、泵、阀类；电子通讯设备零件（机箱、塔放、合路器 类）；机械及电动工具类零件，尤其多用类）；机械及电动工具类零件，尤其多
3、用ADC12ADC12。 铝合金压铸材料的应用铝合金压铸材料的应用( (主要合金元素：铜、硅、镁、锌、锰主要合金元素：铜、硅、镁、锌、锰) ) 铝合金压铸材料介绍 YL102YL102、ADC12ADC12的化学成分（的化学成分（%） SiSi硅硅CuCu铜铜铜铜Mn锰锰Mg镁镁Fe铁铁Ni镍镍Zn锌锌Sn锡锡Pb铅铅Al铝铝 YL10210.013.00.60.60.061.20.3其余 ADC129.612.01.53.30.50.31.30.51.00.2其余 YL10480.10.50.30.20.50.170.301.00.30.010.05其余 铝合金压铸材料介绍 压铸性能及力学性
4、能压铸性能及力学性能 铝合金力学性能铝合金力学性能 抗拉强度b/MPa布氏硬度（HB） YL10222060 ADC1222874 YL10422070 注：注：1MPa=0.1kgf/mm1MPa=0.1kgf/mm 2 2 ( (千克千克/ /毫米毫米 2 2 ) ) 抗拉强度：在单向拉伸载荷作用下，断裂时材料的最大负荷除以原始横抗拉强度：在单向拉伸载荷作用下，断裂时材料的最大负荷除以原始横 截面面积所得的应力。截面面积所得的应力。 用一定直径的淬硬钢球压入试样表面，并在规定载荷下保持一定时间以用一定直径的淬硬钢球压入试样表面，并在规定载荷下保持一定时间以 其载荷除压痕面积的商表面材料的布
5、氏硬度。其载荷除压痕面积的商表面材料的布氏硬度。 铝合金压铸材料介绍 合金元素的影响合金元素的影响 硅（硅（SiSi）：）：提高流动性、补缩性、抗裂性能，但是随着含硅量增加，强度、硬提高流动性、补缩性、抗裂性能，但是随着含硅量增加，强度、硬 度增加，伸长率下降；度增加，伸长率下降； 铜（铜（CuCu）：）： 可提高机械性能，即切削性、研磨性，但是铜含量增加，热裂倾向增大；可提高机械性能，即切削性、研磨性，但是铜含量增加，热裂倾向增大； 镁（镁（MgMg）：）： 1 1）当铝硅铜系合金含镁时，会降低伸长率，冲击值对镁含量严格控制；）当铝硅铜系合金含镁时，会降低伸长率，冲击值对镁含量严格控制； 2
6、 2）提高耐蚀性，电镀；）提高耐蚀性，电镀； 铁（铁（FeFe）：）： 铁能减少粘模倾向，易于压铸，铁含量在铁能减少粘模倾向，易于压铸，铁含量在1.0 - 1.5%1.0 - 1.5%之间是有益的，低于之间是有益的，低于0.7%0.7% 则铝合金液与模具易粘模，铁含量铁含量太多时，则会降低力学性能，切削性则铝合金液与模具易粘模，铁含量铁含量太多时，则会降低力学性能，切削性 能，耐蚀性能；能，耐蚀性能； 锰（锰（MnMn）：）： 能提高耐蚀性和强度，过量也会硬化和脆性；能提高耐蚀性和强度，过量也会硬化和脆性； 锌（锌（ZnZn）：）： 可提高流动性，改善力学性能；可提高流动性，改善力学性能； 注
7、：近伸率：材料拉伸时，试样拉伸后，其标距部份所增加的长度与原标距长注：近伸率：材料拉伸时，试样拉伸后，其标距部份所增加的长度与原标距长 度的百分比。度的百分比。 压铸模具设计 浇注系统浇注系统 金属液体在压铸过程中的充型状态是有压力速度、时间、温度、排气等因素综金属液体在压铸过程中的充型状态是有压力速度、时间、温度、排气等因素综 合作用形成。因而浇注系统与压力传递，合金流速，填充时稳固时间，模具温度，合作用形成。因而浇注系统与压力传递，合金流速，填充时稳固时间，模具温度， 排气各条件有密切联系。一副有浇注系统良好的合金压铸模具会压铸出好的压铸毛排气各条件有密切联系。一副有浇注系统良好的合金压铸
8、模具会压铸出好的压铸毛 坯件，反之会产生缺陷。坯件，反之会产生缺陷。 根据有关资料介绍，压力和流量损失可以用阻力系数根据有关资料介绍，压力和流量损失可以用阻力系数C Cd d来表示：来表示： a a）无流动损失）无流动损失 GdGd=1=1； b b）设计非常好的流道系统）设计非常好的流道系统 GdGd=0.8=0.8； c c）一般设计的流动系统）一般设计的流动系统 GdGd=0.6=0.6； d d）劣质差的流动系统）劣质差的流动系统 GdGd=0.4-0.5=0.4-0.5； 可见，对于一般的流道系统，意味有可见，对于一般的流道系统，意味有40%40%能量损失在流道系统，具有能量损失在流
9、道系统，具有60%60%的能量的能量 是真正用来将金属液射入模腔内。是真正用来将金属液射入模腔内。 注：压射过程注：压射过程 第一阶段：低速射出第一阶段：低速射出0.20.5m/s,0.20.5m/s,第二阶段：高速压射第二阶段：高速压射0.24.5m/s0.24.5m/s， 第三阶段：增压阶段第三阶段：增压阶段 压射比压：压射比压：3570Mpa3570Mpa 压铸模具设计 浇注系统浇注系统 扇形浇浇道： 优优点： 1）流动动角度小时时 ， 有效面 积积大。 2）设计简单设计简单 ，易于加工。 缺点： 1）当流动动角度90时时，流动动 不稳稳定，易卷气。 2）流道体积积大，耗金属量大。 锥锥
10、形浇浇道： 优优点： 1）流动稳动稳 定。 2）金属液的流动动加快，有利于充填。 3）流道体积积小，节节省金属量。 4）适合长浇长浇 口，有利于薄壁件充填。 压铸模具设计 浇注系统浇注系统 三款机箱及塔放浇口比较三款机箱及塔放浇口比较( (扇形流道扇形流道) ) 4040GRRUGRRU机箱机箱 165165机箱机箱 13L13L机箱机箱 辅助浇口辅助浇口 双浇口双浇口 单浇口单浇口 塔塔 放放 浇口浇口 压铸模具设计 浇注系统浇注系统 机箱小面板及反射腔机箱小面板及反射腔 ( (锥形流道锥形流道) ) 机箱小面板机箱小面板反射腔反射腔 浇口浇口 浇口浇口 压铸模具设计 浇注系统浇注系统 1
11、1）内浇口的设计对于机箱要设计在密封槽下）内浇口的设计对于机箱要设计在密封槽下3-4mm3-4mm处，目的是避免高速温度高的铝处，目的是避免高速温度高的铝 合金液冲击模具的凸台以至烧损坏；合金液冲击模具的凸台以至烧损坏； 2 2）内浇口厚度尺寸要根据铸件的形状复杂式简单壁厚来选取；）内浇口厚度尺寸要根据铸件的形状复杂式简单壁厚来选取； 铝液进口铝液进口 3)3)塔放合路器的内浇口应设计在底部，目的是使金属液减短路径，减少压射塔放合路器的内浇口应设计在底部，目的是使金属液减短路径，减少压射 过程的卷气产生气孔。过程的卷气产生气孔。 压铸模具设计 冷却系统冷却系统 由于金属液是高速、高温状态下进入
12、模具型腔内，必然会对模具产生激烈的冲由于金属液是高速、高温状态下进入模具型腔内，必然会对模具产生激烈的冲 击和冲刷，产生机械的力和热应力，在每一个压铸件的生产过程中，由于模具与金击和冲刷，产生机械的力和热应力，在每一个压铸件的生产过程中，由于模具与金 属液之间的热交换使模具表面产生周期性温度变化，引起周期性的热膨胀和收缩，属液之间的热交换使模具表面产生周期性温度变化，引起周期性的热膨胀和收缩， 产生周期性热应力，模温过高，易产生粘模，使用冷却温控系统，保证模具的工作产生周期性热应力，模温过高，易产生粘模，使用冷却温控系统，保证模具的工作 温度。温度。 1 1）如机箱模具，双工器模具的内浇口处，
13、由于金属液首先进入，如不设备冷却水道）如机箱模具，双工器模具的内浇口处，由于金属液首先进入，如不设备冷却水道 ，则由高温引起内浇口处粘模，甚至拉裂压铸件。，则由高温引起内浇口处粘模，甚至拉裂压铸件。 2 2）如果模具冷却不充分，会使压铸顶出过程产生凹痕。）如果模具冷却不充分，会使压铸顶出过程产生凹痕。 油路冷却油路冷却油路冷却油路冷却 压铸模具设计 顶出系统顶出系统 目的是使顶杆布置平衡，使铸件顶出时受力均匀，变形程度减少。目的是使顶杆布置平衡，使铸件顶出时受力均匀，变形程度减少。 1 1）对于塔放、合路器模具顶针的布置不能随意，因为会影响其信号。）对于塔放、合路器模具顶针的布置不能随意，因为
14、会影响其信号。 2 2）对于机箱模具则要考虑顶针的数量，布局平衡，使压铸件出模顺畅，不致产生较）对于机箱模具则要考虑顶针的数量，布局平衡，使压铸件出模顺畅，不致产生较 大的变形。（机箱要求的平面度大的变形。（机箱要求的平面度0.2mm0.2mm） 压铸模具设计 顶出系统顶出系统 3 3、GRRUGRRU大功率机箱示例说明：大功率机箱示例说明： 塔放顶杆布置图塔放顶杆布置图 顶顶 杆杆 模具材料模具材料 压铸模具的材料要求压铸模具的材料要求 一、在压铸循环中，由于高压金属液的强烈冲击与冲蚀作用，成型零件一、在压铸循环中，由于高压金属液的强烈冲击与冲蚀作用，成型零件( ( 模腔、模芯、滑块等模腔、
15、模芯、滑块等) )容易损坏，损坏形式多为腐蚀，磨损，龟裂甚至开容易损坏，损坏形式多为腐蚀，磨损，龟裂甚至开 裂，因此对成型零件的材料要求如下：裂，因此对成型零件的材料要求如下： 1 1、在高温下，具有较高的强度，硬度，抗回头的稳定性和热冲击韧度；、在高温下，具有较高的强度，硬度，抗回头的稳定性和热冲击韧度； 2 2、具有较好的导热性和抗热疲劳性；、具有较好的导热性和抗热疲劳性； 3 3、高温下不易氧化，能抵抗液态金属的粘附和腐蚀；、高温下不易氧化，能抵抗液态金属的粘附和腐蚀； 4 4、材料热膨胀系数小，热处理变形小，淬透性良好。、材料热膨胀系数小，热处理变形小，淬透性良好。 二、常用压铸模钢材二、常用压铸模钢材 国内：国内：4Cr5M4Cr5M 0 0 SiV1 SiV1 美国：美国：H13 H13 瑞典：瑞典：8418 8418 日本：日本：SKD61SKD61 压铸零件缺陷压铸零件缺陷 一、压铸件缺陷分析：一、压铸件缺陷分析： 1 1、 缺陷分类：缺陷分类： A A、几何缺陷、几何缺陷-压铸件形状，尺寸与技术要求偏离，尺寸偏差压铸件形状，尺寸与技术要求偏离，尺寸偏差 变形等。变形等。 B B、表面缺陷、表面缺陷-压铸件外观不良，出现花纹、气泡、冷隔、毛压铸件外观不良，出现花纹、气泡、冷隔、毛 刺、拉伤、烧伤刺、拉伤、烧伤( (冲蚀冲蚀) )
