搜索
铝合金高压铸造工艺基础知识培训目录一、压铸概述二、压铸过程主要工艺参数三、压铸件设计四、压铸件常见缺陷产生原因及解决方法五、压铸件质量问题解决案例高压铸造概述高压铸造是近代金属加工工艺中发展较快的一种少无切削的特种铸造方法。它是将熔融金属在高压高速下充填铸型，并在高压下结晶凝固形成铸件的过程。高压高速是高压铸造的主要特征。常用的压力为数十兆帕，填充速度（内浇口速度）约为16～80米/秒，金属液填充模具型腔的时间极短，约为0.01～0.2秒。由于用这种方法生产产品具有生产效率高，工序简单，铸件公差等级较高，表面粗糙度好，机械强度大，可以省去大量的机械加工工序和设备，节约原材料等优点，所以现已成为铸造业中的一个重要组成部分压铸循环生产过程：合模金属液浇入压室压射开模铸件出模喷水、吹气压铸过程压铸过程压铸过程压铸过程压铸过程压铸过程压铸过程压铸机选择比压推荐值(MPa)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壁件25~4080~12080~10060~100电镀件20~301.确定比压2.计算胀型力F=A×P/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(MPa)压铸机选择压铸工艺是将压铸机、压铸模、和压铸合金三大要素有机的组合而加以综合运用的过程。压铸时金属按填充型腔的过程，是将压力、速度、温度以及时间等工艺因素得到动态平衡的过程。这些工艺因素既相互制约，且相辅相成，只有正确选择和调整这些因素，使之协调一致，才能获得预期的结果压铸过程中，不仅重视铸件结构的工艺性，铸型的先进性，压铸机性能和结构优良性，压铸合金选用的适应性和熔炼工艺的规范性。更应重视压力、速度、和时间等工艺参数对铸件质量的重要作用。1.压铸工艺简介二、压铸过程主要工艺参数2.1压射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。2.压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射腔内工作液的压力所决定。压射力的公式如下：F压=P液XA缸二、压铸过程主要工艺参数压室内熔融金属在单位面积上所受的压力称为比压。比压是压射力与压室截面积的比值其计算公式如下：P比=P射/A室比压是熔融金属在填充过程中各阶段实际得到的作用力的大小的表示方法，反映了熔融金属在填充的各个阶段以及金属流经各个不同截面积时的力的概念。将填充时的比压称为填充比压又称压射比压。增压阶段的比压称为增压比压这两个比压的大小同样都是根据压射力来确定的2.2比压二、压铸过程主要工艺参数填充比压是克服浇注系统和型腔中的流动阻力，特别是内浇口处的阻力，使金属液流保证达到需要的内浇口速度。增压比压则是决定了正在凝固的金属所受到的压力以及这时所形成的胀型力的大小比压对铸件机械性能的影响：比压增大，结晶细，细晶层增厚，由于填充特性改善，表面质量提高，气孔影响减轻，从而抗拉强度提高。对填充条件的影响：合金熔液在高比压下填充型腔，合金温度升高，流动性改善，有利于铸件质量的提高。2.3压力的作用和影响二、压铸过程主要工艺参数3.速度压铸过程中，压射速度受压力的直接影响，又与压力共同对铸件内部质量，表面要求和轮廓清晰程度起着重要的作用。压力是速度的基础速度的表示形式分为冲头速度和内浇口速度两种。根据连续性原理，在同一时间内金属流以速度V1流过压室截面积为F1的合金液体积，应等于以速度V2流过内浇口截面积为F2的合金液体积F1室V1射=F2内V2内因此，压射锤头的压射速度越高，则金属流经内浇口的速度越高。3.1冲头速度与内交口速度的关系二、压铸过程主要工艺参数压射速度又分为两级，一级压射速度亦称慢压射速度，这级速度是指冲头起始动作直至冲头将室内的金属液送入内浇口之前的运动速度，在这一阶段中要求将压室中的金属液充满压室，在既不过多地降低合金液温度又有利于排除压室中的气体的原则下。二级压射速度又称快压射速度，这个速度由压铸机的特性所决定，压铸机所给定的最高压射速度一般在4-5米/秒范围内。3.2压射速度二、压铸过程主要工艺参数快压射速度对合金机械性能的作用和影响，提高压射速度，动能转化为热能，提高了合金熔液的流动性，有利于消除流痕，冷隔等缺陷，提高了机械性能和表面质量，但速度过快时，合金熔液呈雾状和气体混合，产生严重裹包气，机械性能下降。抗拉强度压射锤头速度铝合金3.3快压射速度的作用和影响二、压铸过程主要工艺参数二快压射起点正确二快压射正确，慢压射将压室内空气排净，使合金液至内浇口处二、压铸过程主要工艺参数熔融金属进入内浇口导入型腔时的线速度，称为内浇口速度通常采用的内浇口速度范围为15-70米/秒。内浇口速度高低与铸件机械性能的影响极大，内浇口速度太低，铸件强度下降；速度提高，强度上升；速度过高，强度又下降3.4内浇口速度二、压铸过程主要工艺参数压铸过程中，温度对填充过程的热状态，以及操作的效率等方面起着重要的作用。压铸中所指的温度是指浇注温度和模具温度，温度控制是获得优良铸件的重要工业因素。熔融金属的浇注温度是指它自压室进入型腔时的平均温度。由于对填充室内的金属液的温度测量不方便，一般以保温炉的温度表示。4.温度二、压铸过程主要工艺参数合金温度对铸件机械性能的影响。随着合金温度的提高。机械性能有所改善，但超过一定限度后，性能恶化，主要原因是：气体在合金中的溶解度，随温度的升高而增大，虽然溶解在合金中的气体，但在压铸过程中难以析出，影响机械性能含铁量随合金温度升高而增加，使流动性降低，结晶粗大，性能恶化铝合金、镁合金随温度升高氧化加剧，氧化夹杂物，使合金性能恶化。4.1浇注温度的作用和影响二、压铸过程主要工艺参数在压铸过程中，模具需要一定的温度。模具的温度是压铸工艺中又一重要的因素，它对提高生产效率和获得优质铸件有着重要的作用。在填充过程中，模温对金属液流温度、粘度、流动性，填充时间，直充流态等均有较大影响，模温过低时，表层冷凝后又为高速液流破碎，产生表层缺陷，甚至于不能“成型”，模温过高时，虽有利获得光洁的铸件表面，但易出现收缩凹陷模温对合金熔液冷却速度、结晶状态、收缩应力均有明显影响。模温过低，收缩应力增大，铸件易产生裂纹。模温对模具寿命影响甚大，激烈的温度变化，形成复杂的应力状态，频繁的应力交变导致早期龟裂。模温对铸件尺寸公差等级的影响，模温稳定，则铸件尺寸收缩也相应稳定，尺寸公差等级也得以提高。4.2模具温度的作用和影响二、压铸过程主要工艺参数压铸工艺上的“时间”是填充时间，增压建压时间，持压时间及留模时间，这些“时间”都是压力、速度、温度这三个因素，再加上熔融金属的物理特性，铸件结构（特别是壁厚），模具结构（尤其是浇注系统和溢流系统）等各方面的综合结果。5.时间熔融金属在压力下开始进入型腔直到充满的过程所需的时间称为填充时间。镀锌件填充时间为0.02S、喷油件填充时间为0.04S。5.1填充时间二、压铸过程主要工艺参数增压建压时间是指熔融金属在充型过程中的增压阶段，从充满型腔的瞬时开始，直至增压压力达到预定值所建立起来的时间，也即从压射比压上升到增压比压建立起来所需的时间5.3持压时间熔融金属充满型腔后，使熔融金属在增压比压作用下凝固的这段时间，称为持压时间。持压时间的作用是使压射冲头将压力通过还未凝固的余料、及浇口部分未凝固的金属传递至型腔，使正在凝固的金属在压力下结晶，从而获得致密的铸件。5.2填充时间二、压铸过程主要工艺参数三、压铸件设计为从根本上防止不良品的发生，并以低成本大批量生产压铸件，必须使压铸件的设计适合于压铸生产，良好的压铸件设计可以保证模具的寿命和生产的可靠性以及良好的良品率，下面从压铸件的结构和工艺方面讲解一下设计的原则和要求。1.设计时避免内侧凹和尽量减少侧抽芯数量2.压铸件壁厚的设计压铸件的壁厚一般为2-5毫米，一般认为7毫米以上的壁厚是不好的，因为其强度随壁厚的增加而下降。另外壁厚的设计应遵循尽量等壁厚的原则，主要防止局部热节和不同厚度产生的收缩应力有大的差异而引起内部气孔和变形、裂纹等缺陷。三、压铸件设计3.压铸件的圆角设计铸件除有特殊配合要求的地方，尽量所有的部位都设计圆角，圆角的作用是避免应力集中而开裂，同时延长模具寿命，另外当零件有表面处理要求时，圆角处可获得均匀涂层三、压铸件设计4.压铸件的拔模斜度设计拔模斜度的作用是使产品顺利脱模，减少零件的包紧力和避免零件拉伤，下表中列出的是可压铸零件的最小斜度，允许的情况下尽量取大的斜度，一般范围为单边1-3度三、压铸件设计5.压铸件的工艺顶出位置的设计压铸过程中开模后产品包在动模上，必须靠模具的顶针顶出，所以产品要有足够的位置放置顶针，压铸产品的顶针直径一般都是5毫米以上，5毫米以下的生产中经常折断，所以不建议采用，设计压铸产品时要事先考虑有否足够的顶出空间和位置，尽量避免采用异形顶针而采用圆形顶针，同时注意顶针的位置要与型壁之间保留足够距离，一般大于3毫米三、压铸件设计6.压铸件的减少后续加工设计压铸件能达到较高的尺寸精度，故多数表面和部件不需要机械加工，可直接装配使用，同时因以下两个原因也不支持机械加工，一是铸件的表皮坚硬耐磨，加工后会失去这个冷硬层，二是压铸件内部通常会有气孔的存在，分散细小的气孔是不影响使用的，加工后反而暴漏了气孔影响外观和使用功能，即使有特殊的要求需要机械加工也应合理控制加工余量，减少加工时间和暴漏气孔的机会，一般加工余量都控制在0.8以下，为了尽量减少机械加工，一就要求合理制订图纸的公差，能保证零件的安装即可，不适当的公差范围就会增加后续的机械加工，二是合理设计减少零件的收缩变形，三是有角度的安装孔可以考虑对接异形孔三、压铸件设计C椭圆中心详见局部视图椭圆2(长轴22mm,短轴21.4mm)椭圆1(长轴15.6mm,短轴14.6mm)7.压铸件设计中的嵌入嵌件设计压铸件中能铸入金属或非金属嵌件，主要为了提高局部的强度耐磨性或形成难以成型的内腔，嵌件埋入金属的部分要设计防转和防止轴向移动的形状同时要考虑嵌件放入模具的方便性和承受金属液冲击的稳定性三、压铸件设计四、压铸件常见缺陷产生原因及解决方法缺陷类型图片特征产生原因排除措施流痕铸件表面上呈现与金属液流动方向相一致的，用手感觉得出的局部下陷光滑纹路。①两股金属流不同步充满型腔而留下的痕迹.②模具温度低，如锌合金模温低于150℃，铝合金模温低于180℃，都易产生这类缺陷.③填充速度太高.④涂料用量过多.①调整内浇口截面积或位置。②调整模具温度，增大溢流槽。③适当调整填充速度以改变金属液填充型腔的流态。④涂料适用薄而喷匀。冷隔温度较低的金属流互相对接但未熔合而出现的缝隙。呈现不规则的线形，有穿透的和不穿透的两种，在外力作用下有发展趋势。①金属液浇注温度低或模具温度低.②合金成分不符合标准，流动性差.③金属液分股填充，融合不良.④浇口不合理，流程太长.⑤填充速度低或排气不良.⑥比压偏低.①适当提高浇注温度和模具温度。②改变合金成分，提高流动性。③改进浇注系统，改善填充条件。④改善排溢条件，加大溢流量。⑤提高压射速度，改善排气条件。⑥提高比压。拉伤、粘模伤痕顺着脱模方向，由于金属粘附，模具制造斜度太小而造成铸件表面的拉伤痕迹，严重时称为拉伤面。①型芯、型壁的铸造斜度大小或出现倒斜度。②型芯、型壁有压伤痕。③合金粘附模具。④铸件顶出偏斜或型芯轴线偏斜。⑤型壁表面粗糙。⑥涂料常喷涂不到。⑦铝合金中含铁量低于0.6％。①修正模具，保证制造斜度。②打光压痕。③合理设计浇注系统避免金属流对冲型芯型壁，适当降低填充速度。④修正模具结构。⑤打光表面。⑥涂料用量薄而均匀，不能漏喷涂料⑦适当增加含铁量至适当增加含铁量至0.6