压力铸造设备和工艺

《压力铸造设备和工艺》由会员分享，可在线阅读，更多相关《压力铸造设备和工艺（48页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、压力铸造设备及其工艺,压力铸造： 压力铸造highpressurediecasting(简称压铸)的实质就是在高压作用下，使液态或半液态金属以较高的速度充填压铸型（压铸模具）型腔，并在压力下成型和凝固而获得铸件的方法。 压力铸造，有高压和高速充填压铸型两大特点。它常用的压射比是从几千至几万KPa,甚至高达2X105KPa。充填速度约在1050m/s，有些时候甚至可达100m/s。充填时间很短，一般在0.010.2s范围内。,压力铸造与其它铸造方法相比，有以下三方面优点： 1.产品质量好： 铸件尺寸精度高，一般相当于67级，甚至可达4级；表 面光洁度好，一般相当于58级；强度和硬度较高。 2.生

2、产效率高： 冷室压铸机平均8小时可压铸6007000次，小型热室压铸机平均8小时可压铸30007000次。 3.经济效果优良： 由于压铸件尺寸精度，表面光洁等优点。一般不再进行机械加工而直接使用，或加工量很小，所以既提高了金属利用率，又减少了大量的加工设备和工时；铸件价格便宜。,压铸缺点： 1）压铸时由于液态金属充填型腔速度高，流态不稳采有一般压铸 法铸件易产生气孔，不能进行热处理； 2）对内凹复杂的铸件，压铸较为困难； 3）高熔点金属（如铜，黑色金属）压铸型寿命较低； 4）不宜小批量生产，其主要原因是压铸型制造成本高，压铸机生产效率高，小批量生产不经济。,压铸应用范围及发展趋势： 压铸是最先

3、进的金属成型方法之一，是实现少切削，无切削的有效途径，应用很广，发展很快。目前压铸合金不再局限于有色金属的锌、铝、镁和铜，而且也逐渐扩大用来压铸铸铁和铸钢件。 压铸件的尺寸和重量，取决于压铸机的功率。由于压铸机的功率不断增大，铸件的尺寸可以从几毫米到12M；重量可以从几克到数十公斤。在压铸技术方面又出现了真空压铸、加氧压铸、精密压铸以及可溶型芯的应用等新工艺。,压铸机的分类及其工作方式： 1.按使用范围分为通用压铸机和专用压铸机； 2.按锁模力大小：分为小型机（4 000 kN）、中型机（4 000 kN10 000 kN）和大型机（10 000 kN）； 3.通常主要按机器结构和压射室（以下

4、简称压室）的位置及其工作条件加以分类: 压铸机分热压室压铸机和冷压室压铸机两大类。 冷压室压铸机按其压室结构和布置方式又分卧式、立式两种形式。,热压室压铸机,冷压室压铸机,热压室压铸机与冷压室压铸机的合模机构是一样的，其区别在于压射、浇注机构不同。热压室压铸机的压室与熔炉紧密地连成一个整体，而冷压室压铸机的压室与熔炉是分开的。,立式压铸机,热室压铸机的特点： 目前生产中多数的热室压铸机，市场供应的以锁模力小于4000 kN的机器为主导，更多的则是锁模力在1600 kN以下，而锁模力大于4000 kN的很少。其特点如下： （1）通常以低熔点合金的压铸为主，而以锌合金最为典型； （2）以小型压铸件

5、的生产为宜，中、大型压铸件不宜采用热室压铸； （3）填充进入模具型腔的金属液始终在密闭的通道内流动，氧化夹杂物不易卷入，对压铸件的质量较为有利； （4）压铸过程的自动化容易实现； （5）由于不需要浇料程序，在正常运行的状态下，生产效率较高； （6）压射比压稍低，并且压射过程没有增压阶段，但对小型、薄壁件影响较小； （7）压射冲头、浇壶、喷嘴等热作件的寿命难以掌握和控制，失效后更换较为费时； （8）更换或修理熔炉时，要拆装热作件，增加了辅助时间； （9）对于高熔点合金的热室压铸，目前仍以镁合金较为适宜，而用于镁合金的热室压铸机，同样存在上述的特点。,卧式冷室压铸机的特点： （1）适合于各种有色合

6、金和黑色金属（目前尚不普遍）的压铸； （2）机器的大小型号较为齐全； （3）生产操作少而简便，生产效率高，且易于实现自动化； （4）机器的压射位置较容易调节，适应偏心浇口的开设，也可以采用中心浇口，此时模具结构需采取相应措施； （5）压射系统的技术含量较高； （6）压射过程的分级、分段明显并容易实现，能够较大程度地满足压铸工艺的各种不同的要求，以适应生产各种类型和各种要求的压铸件； （7）压射过程的压力传递转折少； （8）压室内金属液的水平液面上方与空气接触面积较大，压射时易卷入空气和氧化夹杂物；对于高要求或特殊要求的压铸件，通过采取相应措施仍能得到较满意的结果。,压铸机组成： （1）合模机构

7、:单位为千牛（kN），是表征压铸机大小的首要参数。 （2）压射机构: （3）液压系统:为压铸机的运行提供足够的动力和能量。 （4）电气控制系统 （5）零部件及机座 （6）其他装置先进的压铸机还带有参数检测、故障报警、压铸过程监控、计算机辅助的生产信息的存储、调用、打印及其管理系统等。 （7）辅助装置:根据自动化程度配备浇料、喷涂、取件等装置。,合模机构,液压系统,电气系统,压铸机的工作方式: （1）合拢模具； （2）将金属液以人工或自动方式浇入压室（多数以自动方式）； （3）压射冲头按预定的速度和一定的压力推送金属液填充进入模具型腔； （4）填充完毕，冲头保持一定的压力，直至金属液完全凝固成为

8、压铸件为止； （5）打开模具，冲头与开模动作同步移动，从而推着余料饼随着压铸件和浇口一同留在动模而脱离定模，到达一定的距离时，冲头便返回复位； （6）开模后，压铸件、浇口和余料饼留在动模上，随即顶出并取出压铸件； 至此，完成一次压铸循环。,压铸机选用原则: （1）了解压铸机的类型及其特点； （2）考虑压铸件的合金种类以及相关的要求； （3）选择的压铸机应满足压铸件的使用条件和技术要求； （4）选定的压铸机在性能、参数、效率和安全等方面都应有一定的预留，以确保满意的成品率、生产率和安全性； （5）在保证第4点的前提下，还应考虑机器的可靠性与稳定性，据此来选择性价比合理的压铸机； （6）对于压铸件

9、品种多而生产量小的生产规模，在保证第4点的前提下，应科学地选择能够兼容的规格，使既能含盖应有的品种，又能减少压铸机的数量； （7）在压铸机的各项技术指标和性能参数中，首要应注意的是压射性能，在同样规格或相近规格的情况下，优先选择压射性能的参数范围较宽的机型； （8）在可能的条件下，尽量配备机械化或自动化的装置，对产品质量、生产效率、安全生产、企业管理以及成本核算都是有益的； （9）评定选用的压铸机的效果，包括：成品率、生产率、故障率、维修频率及其工作量、性能的稳定性、运行的可靠性以及安全性等。,压铸工艺的过程：,集中融化,机边保温,配置涂料,压铸操作循环,压铸过程,压铸过程,压铸过程,压铸过程

10、,压铸过程,压铸过程,压铸过程,压铸的三要素： （1）压铸的三要素-原材料； （2）压铸的三要素-压铸模； （3）压铸的三要素-压铸机；,压铸的三要素-原材料：,对原材料的要求,满足两方面要求,良好的成型工艺性 包括： 1.铸造成型工艺性； 2.切削加工性； 3.焊接性能； 4.电镀性能； 5.热处理性能等；,满足产品的使用要求 包括： 1.合金的力学性能； 2.物理性能； 3.化学性能；,压铸的三要素-原材料：,原材料应有的特性,(1) 具有良好的流动性 ，有利于成型结构复杂、表面质量好的压铸件。 (2) 结晶温度范围小 ，以防止压铸件产生缩孔和缩松缺陷。 (3) 线收缩率小 ，可降低铸件产

11、生热裂倾向并易于获得尺寸精度较高的铸件。 (4) 高温时有足够的热强度和可塑性，高温脆性和热裂倾向小，防止推出铸件时产生变形和开裂。 (5) 在常温下有较高的强度 ，以适应大型薄壁复杂压铸件的使用要求。 (6) 具有良好的加工性能和一定的抗蚀性能 。 (7) 成型过程中与型壁产生物理- 化学反应的倾向小，防止黏模及相互合金化以延长模具寿命。 目前得到广泛应用的压铸合金是 有色金属，黑色金属由于熔点太 高，致使压铸模的使用寿命极低，因此极少采用。,压铸的三要素-原材料：,原材料的分类,压铸 合金,注：浇铸温度一般以保温炉的金属液的温度来计量。,压铸的三要素-原材料：,压铸铝合金的种类,塑性良好

12、强度较高 铸造性能不好 耐蚀性差 热裂倾向大,铝锌合金,流动性好 收缩小 热裂倾向小 气密性较好 力学性能较好 延伸率较低,铝硅合金,耐蚀性优良 力学性能好 加工性较好 加工表面光亮 重量轻 铸造工艺复杂,力学性能很好 加工性好 焊接性好 铸造性能不好 耐蚀性不好 收缩率大,铝镁合金,铝铜合金,压铸 铝合金,Al-Si9Cu3 德国 Al-Si12Cu1(Fe) 德国 YL112 中国 YL108 中国 A380 美国 ADC12 日本,压铸的三要素-原材料：,各元素在铝硅合金中的作用,硅： 大多数铝合金的主要元素，改善合金在高温时的流动性，提高合金抗拉 强度，但使塑性下降，游离硅的硬度很高，

13、给切削加工带来很大的困难。 铜： 可提高合金的流动性、抗拉强度和硬度以及表面光洁度，但降低了耐蚀 性和塑性，热裂倾向增大，压铸通常不用铝铜合金，而用铝-硅-铜合金。 镁： 加入少量(0.20.3%)的镁可提高合金的强度极限、弹性极限、疲劳极 限及硬度，而其塑性有所降低。 锌： 提高合金的流动性，但热裂倾向增加，抗耐蚀性有所降低。 铁： 少量的杂质铁(0.61.4%)能降低铝合金在压铸过程中的粘模倾向，但 降低了力学性能，特别是冲击韧性和塑性。 锰： 锰的存在能减少铁的有害影响，锰含量在0.4%以下时还能增加塑性， 一般铝合金中允许锰含量不超过0.5%，否则会引起偏析。,压铸的三要素压铸模：,压

14、铸模的作用,压铸模是压铸生产中重要的工装，它对生产节拍,铸件质量起着极为重要作用，它与压铸工艺、生产操作即互相影响又互相制约，关系极为密切。 其重要作用是： （1 ）决定着铸件形状和尺寸公差级. （2 ）浇注系统决定了熔融金属的填充状况. （3 ）控制和调节压铸过程热平衡. （4 ）模具的强度限制了压射比压的最大限度. （5 ）影响着压铸生产的生产效率.,压铸的三要素压铸模：,压铸模的结构,成型系统 ： 就是由优质钢材围成的可以形成零件的空腔。 浇注系统 ： 就是将合金液引入成型系统，并排除气体和杂质的通道。 模架系统 ： 由结构钢组成的用以支撑、定位、导向的结构。 抽芯系统 ： 解决铸件垂直

15、于开模方向的凹槽和孔洞成型后出模的机构。 顶出系统 ： 就是方便将成型后的铸件从模具内拿下来，并使顶杆复位。 模温系统 ： 保证模具的工作温度。（保证模具的温度符合工艺的要求，提高模具的寿命；包括冷却水道、软管铜管、接头、模温机等。铝合金压铸模 预热温度：150200 工作温度：180225 ）,为什么要控制模 具温度？,压铸的三要素压铸模：,压铸模的结构,模具温度过高对压铸生产的影响 1. 铸件容易附在型腔上，增加顶出困难，且损伤型腔表面。 2. 增加压铸的循环时间。 3. 铸件易产生气孔与收缩不良的缺陷 4. 离型剂容易挥发和变质。 模具温度过低对压铸生产的影响 1. 模具容易因受热冲击产

16、生龟裂 2. 影响合金液的流动性。 3. 铸件容易产生欠铸、冷隔、流痕等缺陷。 4. 降低压铸产品的精度 5. 铸件容易发生抱住模芯的现象。,压铸的三要素压铸机：,压铸机选择,1. 确定比压,比压推荐值( MPa ),压铸的三要素压铸机：,压铸机选择,2. 计算胀型力,F= AP/10 式中 F: 胀型力(KN，注：1T=10KN) A: 铸件在分型面上的投影面积，多腔模 则为各腔投影面积之和，一般另加30%作为浇注系统和溢流排气系统的 面积(cm2)。 P: 比压( MP a ),压铸的三要素压铸机：,压铸过程主要工艺参数,1.压力,压力的存在是压铸工艺区别于其他铸造方法的主要特点。压力是使铸件获得组织致密和轮廓清晰的因素 压力的表示形式有压射力和比压两种。,1. 1 压射力,压射力：是压铸机压射机构中推动压射活塞运动的力。压射力是反映压铸机功能的一个主要参数。 压射力的大小是由压射缸的截面积和压