压铸件成型工艺参数选择

项目４压铸成型工艺参数的选择项目导入一相关知识二项目实施三【能力目标】1.根据具体压铸产品、压铸模具合理的选择压铸工艺参数。2.根据产品缺陷合理调整压铸工艺。【知识目标】1、压射压力的选择2、充填速度的选择3、压铸温度的选择4、压铸时间的选择压铸成型工艺参数的选择一、项目导入思考以下常见压铸件缺陷的形成原因，以及解决办法？二、相关知识压铸生产中，压铸机、压铸合金和压铸模是三大要素。压铸工艺则是将三大要素作有机的组合并加以运用的过程。影响压铸成型的主要参数：压力、速度、温度和时间压射力:压铸机压射机构中推动压射活塞的力（F）压射比压:指压射过程中，压室单位面积所受的压力（P）P=F/A=4F/πD2式中：P-----压射比压，KNF-----压射缸压射腔内的工作液压力，对于未增压前的压力，即为储能器或液压系统的工作压力，MPa;D----压射缸的内径，mm压力来源于高压泵。在压铸中起着极为重要的作用。在压铸过程中，作用在金属液上的压力，并不是一个常数，而是随着不同的阶段而转变成为不同的形式的。图1卧式冷室压铸机的工作过程1.压射过程冷压室压铸机的压射过程从压射冲头开始移动至型腔充满，直到增压结束为止。压力和速度是压射过程的两个重要参数。在第3阶段高速压射后，还有后续的增压压实阶段，所以有时也被称为4阶段压射.金属液在压室与压铸模型腔中的运动可分解为四个阶段。这个过程称为四级压射。根据工艺要求，压铸机均应实现四级压射。目前使用的大中型压铸机为四级压射，中小型压铸机多为三级压射。第I阶段：压射冲头推动金属液越过浇料口，低压低速运行，防止金属液从浇料口溢出，有利于气体排出。压力p1主要用于克服冲头与压室、液压缸与活塞之间的摩擦阻力，只有小部分用于推动金属液。第II阶段:压射冲头通过浇料口，压力上升，速度加快，金属液充满压室至内浇口处。第III阶段：金属液流经内浇口充填型腔。由于内浇口处截面面积大幅缩小，流动阻力剧增，要保持足够的填充速度，需更高的压射压力。压射速度快慢非常重要，主要取决于压铸件复杂程度、壁厚和质量要求等。第IV阶段：金属液完全充满型腔，充型结束。压射冲头停止运动，压射速度迅速减至零，压力剧增，增压压力p4建立，达到全过程的最高值。增压压力对凝固中的金属液进行压实，压射冲头可能稍有前移。通过增压使压铸件密度增加，获得清晰压铸件。金属液凝固，增压压力撤除，压射过程结束。压射压力的选择应根据压铸件的形状、尺寸、复杂程度、壁厚、合金的特性、温度及排溢系统等确定，一般在保证压铸件成形和使用要求的前提下选用较低的比压。1、压铸压力的选择选择压射比压需考虑的因素：塑件的结构特性：壁厚：薄壁制件比压应选择高一些，厚壁制件比压应选择低一些；形状：形状复杂塑件比压应选择高一些；工艺结构合理性：工艺结构合理塑件比压应选择低一些。压铸合金特性:结晶温度范围：结晶温度范围大，比压可选高一些；流动性：流动性好，比压可选低一些；比重：比重大，压射比压和增压比均应选择高一些；比强度：比强度大，增压比压应选高一些。浇注系统浇道阻力：浇道阻力大（浇道长，转向多、相同截面下，内浇口厚度小）压射比压和增压比压都应大一些；浇道散热速度：散热速度快，压射比压可选择大一些。排溢系统排气道布局：排气道布局合理，压射比压和增压比压均选择低一些；排气道截面积：截面积足够大，压射比压和增压比压均选择低一些。内浇口速度：内浇口速度大，压射比压可选择高一些。温度：填充型腔时，熔融金属温度和模具温度的温差大，压射比压可选择高一些。压射压力推荐值（MPa）压铸合金类型锌合金铝合金镁合金铜合金一般件13~2030~5030~5040~50承载件20~3050~8050~8050~80耐气密性件或大平面薄臂件25~4080~12080~10060~100电镀件20~302、压铸速度的选择充填速度的选择应视铸件大小、铸件复杂程度、铸件的要求、合金种类、压射压力高低而异。充填速度过小会使铸件的轮廓不清，甚至不能成形。充填速度选择过大，会引起铸件粘型并使铸件内部气孔率增加，使力学性能下降。充填速度的选择，一般应遵循的原则：对于厚壁或内部质量要求较高的铸件，应选择较低的充填速度和高的增压比压；对于薄壁或表面质量要求高的铸件以及复杂的铸件，应选择较高的比压和高的充填速度；合金的浇注温度较低、合金和模具材料的导热性能好、内浇道厚度较大时，也要选择较高的充填速度。合金种类铝合金锌合金镁合金黄铜充填速度/m/s20~6030~5040~9020~50充填速度推荐值注：当铸件的壁很薄且表面质量要求较高时，选用较大的值；对力学性能，如抗拉强度和致密度要求较高时选用较小的值。3、压铸温度的选择压铸温度包括浇注温度和压铸模温度，它们是压铸过程中的热因素。为保证良好的充填条件，控制和保持热因素的稳定性，要有一个相应的温度规范。（1）浇注温度浇注温度是指从压室进入型腔时金属液的平均温度。由于对压室内的液态金属温度测量不方便，一般用保温炉内的金属液温度表示。浇注温度对制件性能的影响：浇注温度过高，收缩大，铸件容易产生裂纹、晶粒粗大、还能造成粘模；浇注温度过低，易产生冷隔、表面花纹和浇不足等缺陷。合金铸件壁厚≤3mm铸件壁厚＞3mm结构简单结构复杂结构简单结构复杂锌合金含铝420~440430~450410~430420~440含铜520～540530～550510～530520～540铝合金含硅610~650640~700590~630610~650含铜620~650640~720600~640620~650含镁640~680660~700620~660640~680镁合金640~680660~700620~660640~680铜合金普通黄铜硅黄铜870~920900~940900~950930~970850~900880~920870~920900~940常用压铸合金的浇注温度（℃）充填速度越大，液态金属因摩擦作用而升温的数值越大。当铝合金充填速度为40m/s时，进入型腔时的温度将增加8℃。因此充填速度大时，可适当降低浇注温度，以保证铸件质量转向器真空压铸模在不同填充时间下的表现（2）压铸模温度压铸模温度是指压铸模的工作温度。压铸模在使用前要进行充分预热，并保持在一定的温度范围内。模温机压铸模预热的作用：避免金属液激冷急剧，而很快失去流动性，使铸件不能成型，或即使成型，但因激冷而增大线收缩，引起裂纹和开裂。避免铸型因激热而胀裂，延长压铸模的工作寿命。降低型腔中的气体密度，有利于型腔中气体的排除，从而获得表面光洁、轮廓清晰及组织致密的铸件。压铸模预热一般多用煤气、喷灯、电器或感应加热。喷灯感应加热机当压铸模温度过高时，应采取冷却措施。通常用压缩空气、水或化学介质进行冷却。压铸模工作温度一般可按下式计算：ttt浇模31式中t模——压铸模工作温度（℃）；t浇——液态金属浇注温度（℃）；△t——温度控制公差（℃），△t＝25℃。各种压铸合金的压铸模温度（℃）合金铸件壁厚≤3mm铸件壁厚＞3mm结构简单结构复杂结构简单结构复杂锌合金预热温度连续工作保持温度130~180180~200150~200190~220110~140140~170120~150150~200铝合金预热温度连续工作保持温度150~180180~240200~230250~280120~150150~180150~180180~200铝镁合金预热温度连续工作保持温度170~190200~220220~240260~280150~170180~200170~190200~240镁合金预热温度连续工作保持温度150~180180~240200~230250~280120~150150~180150~180180~220铜合金预热温度连续工作保持温度200~230300~325230~250325~350170~200250~300200~230300~3504、压铸时间的选择压铸时间包含充填、持压及压铸件在压铸模中停留的时间。它是压力、速度、温度这三个因素，再加上液态金属的物理特性、铸件结构（特别是壁厚）、模具结构（特别是浇注系统和排溢系统）等各方面的综合结果。（1）、填充时间压铸时液态金属从进入压铸模型腔开始到充满型腔为止所需的时间称为充填时间。充填时间的长短取决于铸件的体积大小和复杂程度。对大而简单的铸件，充填时间要相对长些，对复杂和薄壁铸件充填时间要短些。铸件平均壁厚/mm1.51.82.02.32.5型腔充填时间/s0.01~0.030.02~0.040.02~0.060.03~0.070.04~0.09铸件平均壁厚/mm3.03.85.06.4型腔充填时间/s0.05~0.100.05~0.120.06~0.200.08~0.30充填时间推荐值注：1.铸件平均壁厚，按下式计算δ=(δ1Ａ1+δ2Ａ2+δ3Ａ3+…)/(Ａ1+Ａ2+Ａ3+…)式中δ——铸件平均壁厚（m）；δ1、δ2、δ3…——铸件某个部位的壁厚（m）；Ａ1、Ａ2、Ａ3…——壁厚为b1、b2、b3…部位的面积（m2）。2.铝合金取较大值，锌合金取中间值，镁合金取较小值。一般充填时间都是很短的，中小型压铸件仅0.03～0.20s，或更短。1——表面粗糙度2——气孔率图9充填时间对典型铝压铸件表面粗糙度和气孔率的影响（2）持压时间从液态金属充填型腔到内浇口完全凝固时，继续在压射冲头作用下的持续时间，称为持压时间。持压时间的作用是使压射冲头有足够的时间将压力传递给未凝固的金属，保证铸件在压力下结晶，加强补缩，以获得致密的组织。持压时间的长短取决于铸件的材质和壁厚。对熔点高、结晶温度范围大和厚壁的铸件，持压时间要长些。对结晶温度范围小而壁又薄的铸件，持压时间可短些。若持压时间不足，易造成缩松。但持压时间过长，起不到很大效果，且易造成立式压铸机的切除余料困难。生产中常见的持压时间（s）压铸合金铸件平均壁2.5mm铸件平均壁2.5~6mm锌合金铝合金镁合金铜合金锌合金铝合金镁合金铜合金持压时间1~21~21~22~33~73~83~85~10（3）开模时间持压后应开模取出铸件。从压射终了到压铸模打开的时间，称为开模时间。足够的开模时间，可使铸件在模具内便有一定的强度，开模和顶出时，便不致产生变形或拉裂。开模时间对铸件的影响：若开模时间过短，则在铸件强度还较低时就脱模，铸件易变形，对强度低的合金还可能因为内部气孔的膨胀而产生表面气泡。开模时间太长，则铸件温度过低，收缩大，对抽芯和顶出铸件的阻力亦大，对热脆性大的合金还会引起铸件开裂，同时也会降低压铸的生产率。生产中常用的开模时间（s）压铸合金铸件平均壁厚3mm铸件平均壁厚3~6mm铸件平均壁厚6mm锌合金5~107~1220~25铝合金7~1210~1525~30镁合金7~1210~1525~30铜合金8~1515~2020~30三、项目实施粘模的原因:1.压铸模具温度太高；2.浇注温度过高；解决办法:1.降低模具温度；2.降低模具表面粗糙度；3.加大模具拔模角；4.模具表面氮化；5.降低浇口速度；6.改变充填方式。原因：气体捲在铸件的表面下面。改善方式：1、減少捲气。2、冷却或降低模温。