第四章压铸工艺

1第一节压力第二节速度第三节温度第四节时间第五节压室充满度第六节压铸用涂料第七节压铸件的整修和处理第四章压铸工艺2理解压铸不同阶段压射冲头的运动速度与压力的变化关系。掌握压射压力与压射比压、胀型力的概念。掌握压射速度和内浇口速度的概念，了解内浇口速度与压射速度和压力的关系。掌握合金浇注温度和模具温度的概念，了解内浇口速度对合金温度的影响。了解模具的热平衡。掌握填充时间、增压建压时间、持压时间和留模时间的概念。掌握压室充满度的概念。掌握涂料的作用和对压铸涂料的要求，了解涂料的种类和使用。熟悉压铸件的整修和处理。掌握压铸工艺参数的选择方法。学习目的3第一节压力一、压铸过程中各阶段的压力变化和压力峰二、压射力和压射比压三、胀型力4压铸过程中各阶段的压力变化和压力峰pv,压铸四阶段压射冲头的运动速度与压力的变化压射过程示意图pv5概念：压射力是压铸机压射机构推动压射活塞的力，即压射冲头作用在金属液面上的压力。4/2dpFyg4/2dpFyzy压射力和压射比压压射力有增压机构时：无增压机构时：6比压：压室内金属液单位面积上所受的压力，即压铸机的压射力与压射冲头横断面面积之比。压射比压：在压射填充时的比压，即压射冲头作用于单位面积金属液面上的力。增压比压：有增压机构时，增压后的比压称为增压比压。压射比压)/(42dFpyb概念7比压选择比压对力学性能的影响一般在保证压铸件成型和使用要求的前提下，选用较低的比压。原则8压铸件结构特征：薄壁复杂件比压高合金特性：结晶温度范围大，流动性差，密度大，比压选高些浇注系统：阻力大，流程长，比压高些内浇口速度：要求内浇口速度高，比压高些温度：金属液与模温温差大时，比压高些排溢系统：排气道分布合理，截面积大，比压高些对于要求强度高、致密度高的压铸件，应采用高的增压比压。选择比压考虑的因素各种压铸合金选用的计算压射比压见P32表4－39定义：压铸过程中，在比压的作用下，金属液充填型腔时，给型腔壁和分型面一定的压力。ApFbzzF——模具分型面上的胀型力(N)bp——压射比压(MPa)A——压铸件、浇口和排溢系统在分型面上投影面积总和()2mm胀型力10一、压射速度二、内浇口速度第二节速度11定义：压室内压射冲头推动金属液的移动速度，即压铸机压射冲头的速度，分低速和高速两个阶段。压射速度低速压射速度据压室充满度而定高速压射速度：12测量压射速度的方法1.电秒表测速法电秒表测速装置示意图1.冲头2.标尺3.触点开关4.电秒表5.触头132.自动测速仪测速法自动测速仪示意图1.冲头2.划线笔3.测速仪圆筒14定义：金属液通过内浇口进入型腔的线速度。较高的内浇口速度：获得轮廓清晰、表面光洁的压铸件，提高金属液的动压力。但过高，易形成气泡；形成表面缺陷和氧化夹杂，加速压铸模的磨损。过小使轮廓不清，不能成型。内浇口速度（充填速度）推荐的压铸件平均壁厚与填充时间、内浇口速度的关系15•内浇口速度与压射速度和压力的关系ynnDA2423381.9410281.9102dFpybn影响内浇口速度的因素：压射速度、压射冲头直径、压射比压、内浇口截面积、合金种类据等流量连续方程：据流体运动方程：16一、合金浇注温度二、模具温度第三节温度17定义金属液自压室进入型腔的平均温度。用保温炉内的温度表示。一般高于合金液相线20～30度，浇注前应预热。较低的浇注温度使压铸件凝固收缩较小，延长压铸模寿命但较高的浇注温度利于成型。合金浇注温度18•影响因素壁厚、复杂程度、压射比压、合金种类、充填速度等。各种合金的浇注温度19预热冷却253/1jmtt℃模具温度压铸模温度合金浇注温度预热温度工作温度不同压铸合金的压铸模预热温度及工作温度（℃）20模具热平衡冷却通道直径d一般取6～12mm冷却通道与型腔壁间距s一般取通道直径的1.5～2倍，即20～25mm211.填充时间2.增压建压时间3.持压时间4.留模时间第四节时间22概念金属液自开始进入型腔到填满所需的时间。1.填充时间快速填充：表面粗糙度好慢速填充：卷入气体少•对铸件质量的影响填充时间对典型铝压铸件表面粗糙度和气孔率的影响23当压铸件体积确定后，填充时间与内浇口速度和内浇口截面积乘积成反比。选择内浇口截面积时，厚度要合适。填充时间的取值可据壁厚及内浇口速度查表，也可据经验公式确定。nnvAVqV•主要影响因素：铸件体积、复杂程度。24概念：金属液在充模的增压阶段，从充满型腔的瞬时开始，至达到预定增压压力所需的时间，也即压射比压上升到增压比压所需的时间。作用：增压压实2.增压建压时间•主要影响因素：金属液的凝固时间。25概念：金属液充满型腔到凝固之前，增压比压持续的时间。作用：传递压力，使金属液在压力下结晶，获得组织致密的压铸件。3.持压时间•主要影响因素：压铸件的材料和壁厚。生产中常用持压时间(s)26概念：持压时间终了到开模推出压铸件的时间。作用：使推出压铸件不变形、不开裂。4.留模时间•主要影响因素：材料收缩率、强度、压铸件壁厚、模具热容量等。生产中常用留模时间(s)27遵循原则：结构复杂的厚壁压铸件压射力要；结构复杂的薄壁压铸件压射速度要，浇注温度和模具温度要；形状一般的厚壁压铸件持压时间和留模时间要。大快高长28第五节压室充满度概念：压室充满度是指浇入压室的金属液量占压室容积的百分数。一般以60%~80%为宜。29第六节压铸用涂料压铸过程中对模具型腔、型芯表面、滑块、推出元件、压铸机的冲头和压室等所喷涂的润滑材料和稀释剂的混合物。•概念30隔离保护模具；降低模具导热率，保持金属液的流动性；高温时减少摩擦，便于推出压铸件，提高压铸件的表面质量；对铝合金还可防止粘模。•作用31挥发点低；涂敷性好；无腐蚀作用；性能稳定，高温时不分解有害气体；配制工艺简单，来源丰富，价格便宜。•要求32•种类•注意点目前国内外普遍使用水基涂料。涂料均匀，防止过厚。33第七节压铸件的整修和处理清理包括去除浇口、排气槽与溢流槽的金属物、飞边、毛刺等，有时还需要修整经上述工序后留下的痕迹。整形整形：用手工或机械对变形的压铸件进行校正的工序。修补热校正冷校正焊补法嵌补法34后处理方式：时效退火、负温时效退火目的：消除内应力，稳定压铸件的尺寸表面处理获得较厚的氧化膜增加耐蚀性和表面美观。浸渗处理浸渗处理：通过对压铸件内部缺陷如气孔、针孔等压入密封剂，使其具有耐压性的方法。真空加压法35第五章压铸新工艺掌握真空压铸、充氧压铸、精速密压铸、半固态压铸的概念，了解其特点和工艺控制装置；了解黑色金属压铸的特点及相应模具设计的原则。36第一节真空压铸第二节充氧压铸第三节精速密压铸第四节半固态压铸第五节黑色金属压铸压铸新工艺37真空压铸概念真空压铸是用机械泵抽出压铸模腔内的空气，建立真空后注入金属液的压铸方法。可获得气孔极少或无气孔的铸件。特点消除或减少气孔，且可进行热处理；减少或不设排气系统，提高力学性能；减少反压力，可采用较低的比压压铸较薄铸件，成型性好；密封结构复杂，制造安装困难。38应用薄壁、流程较长的铸件，主要用于生产要求耐压、机械强度高或要求进行热处理的高质量铸件，如：传动箱体、汽缸体等重要而结构复杂的铸件。方法利用真空罩封闭压铸模借助分型面抽真空注意事项加大内浇口厚度；合金收缩率低。真空罩抽气孔39充氧压铸概念充氧压铸（P.F压铸）又称无气孔压铸，它是先向型腔和压室里充入氧气之类的活性气体替换其中的空气，再将金属液压入型腔的压铸方法。应用主要用于铝和锌合金压铸件，特别适合于生产汽车工业中的安全性零件。40特点消除或减少了内部气孔，提高力学性能，可进行热处理；可在200～300℃环境中工作，可焊接;对铝合金成分烧损甚微;结构简单，操作方便，投资少。41充氧方法压室加氧（立式压铸机）模具上加氧（卧式压铸机）基本要求是使型腔和压室中的空气最快、最彻底用氧气代替。冷室立式压铸机充氧装置1.充氧口2.压室3.反料冲头4.定模5.动模•工艺参数充氧时间视铸件情况而定；充氧压力0.4-0.7MPa；合理设计充氧排气。42精速密压铸概念精速密压铸（ACURAD）是精确、快速及密实的压铸方法的简称（accuraterapiddense），又称套筒双冲头压铸法。精速密压铸原理示意图a）开始状态b）中间状态c）终了状态外压射冲头内压射冲头43特点铸件强度提高，可进行焊接和热处理；内浇口厚大，需专用机床切除；不适于小型压铸机。工艺控制压射速度低，内压射冲头补充加压；控制压铸件顺序凝固。44半固态压铸概念半固态压铸是当金属液凝固时，对其进行强烈搅拌，并在一定的冷却速率下获得50%左右甚至更高的固体组分的浆料，且将这种浆料进行压铸的方法。方法流变压铸法（Rheocasting）搅溶压铸法（触变压铸Thixcasting）复合压铸法45特点减少对模具的热冲击；压铸件质量提高；输送方便简单，易于实现自动化；节约了金属和能源，改善了工作环境。46黑色金属压铸模具设计的原则型腔部分采用整体式镶块；除型腔外的成型部分采用能更换的组合结构；过热部分设置冷却通道；模具体积应适当增大。47模具主要部分的设计1.压射冲头2.内浇口3.排溢系统4.推杆与压室间采用合适的间隙截面积大而长度短，浇口厚槽应宽、深尽量不用推杆；用时，尽量不设计在压铸件上；采用组合结构，头部做成活头。485.采用卸件活块6.采用快换镶块7.模具材料的选用:钼基、钨基合金