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壓鑄手冊(DieCastingHandbook)Page1of45DIECASTINGHANKBOOK壓鑄手冊NADCA壓鑄手冊(DieCastingHandbook)Page2of45目錄(TableofContents)1.壓鑄簡介(AnIntruductiontoDieCasting)1壓鑄——工業体系(DieCasting――TheIndustrialSystem)2配套工業(SupportingIndustries)3北美壓鑄學會(TheNorthAmercianDieCastingAssociation)4壓鑄業(TheDieCastingIndustry)5開發歷史(HistoricalDevelopment)2.壓鑄原理和理論(PrinciplesandTheoryofDieCasting)1壓鑄過程(DieCastingProcess)2壓鑄机能力–PQ2分析(MachineCapacity――PQ2)3填料時間分析(FillTimeAnalysis)4壓鑄熱流理論(HeatFlowTheoryforDieCasting)3.壓鑄合金和合金熔化与處理(DieCastingAlloysandAlloyMeltingandHandling)1鋁(Aluminum)2鎂(Magnesium)3鋅(Zinc)4.市場和產品設計(MarketsandProductDesign)1壓鑄件的市場(MarketsforDieCastings)2工業設計標准(IndustryDesignStandards)5.高完整性壓鑄件(HighIntegrityDieCastings)1高完整性鑄造過程(HighIntegrityCastingProcesses)2高完整性零件設計標准(HighIntegrityPartDesignStandards)6.模具材料和模具設計(DieMaterialsandDieDesign)1模具材料和熱處理(DieMaterialsandHeatTreat)2壓鑄模設計(DieCastingDieDesign)3模具涂層和表面處理(DieCoatingsandSurfaceFinish)4計算机模擬(ComputerSimulation)7.壓鑄机標准(DieCastingMachineStandards)1壓鑄机革新(InnovationsinDieCastingMachines)2描述冷室机的規格(SpecifyingaColdChamberMachine)3最佳的壓射司筒性能(OptimizintgshotsleevePerformance)4壓鑄机安全標准(MachineSafetyStandards)8.生產過程和自動化設備(ProcessingandAutomationEquipment)1澆包(Ladles)2往复運動机裝置(Reciprocators)壓鑄手冊(DieCastingHandbook)Page3of453脫模器(Extractors)4精加工体系(FinishingSystem9.環境問題(EnvironmentalIssues)1廢水管理(Wastewatermanagement)2雨水管理(StormWaterManagement)3油和有害廢物管理(OilandHazardousWasteManagement)4空氣排放(AirEmissions)5壓鑄工業的ISO14001(ISO14001fortheDieCastingIndustry)10.客戶品質和過程控制(CustomerQualityandProcessControl)1品質:生產力和利潤(Quality,ProductivityandProfitability)2品質和生產力:公司輪廓(QualityandProductivity:CompanyProfiles)3過程控制的實施(ImplementationofProcessControl)4水管線路圖和它的使用(TheWaterlineDiagramandItsUse)5壓鑄裝配圖(DieCastingSet-upChart)11.教育和認証(Educationandcertification)1認証等級(Certificationlevels)2認証類型(CertificationTypes)3初級認証(InitialCertification)4認証的維護(MaintenanceofCertification)12.詞匯表(DictionaryofTerms)附錄(Appendix)NADCA出版物清單(NADCAPublicationlist)NADCA教育課程簡述(NADCAEducationCourseDescriptions)壓鑄手冊(DieCastingHandbook)Page4of45前言(Preface):這本手冊第二版由北美壓鑄學會(NADCA)編纂.它更新了1982年以前出版的壓鑄手冊,這本手冊的目的是給壓鑄工業提供一般性技朮信息.包括的課題有:壓鑄件如何開發及何時開始開發,零件如何通過壓鑄過程設計并生產,壓鑄件的市場,壓鑄工業中的環境問題是什么,各種壓鑄過程的優點,還包括壓鑄中常用詞條的詳細解釋.這本手冊的各個章節由壓鑄工業特別課題專家編制.為了提高整個壓鑄工業的認識,這本手冊包含了這些工業專家的智慧和專門知識.這本手冊從頭至尾對各個課題都提供了更祥細的信息以供參考.我們希望這本手冊對你是有用的工具,使你致力于學習和實踐壓鑄的過程中取得更大的成功.壓鑄對于許多复雜元件的生產是一個穩定的和成本有效的過程,壓鑄工業的前景是非常美好的,但是要維持加工過程的竟爭性優點就要求持續改善.這本手冊是一本專以壓鑄工業的持續改善為目標.謝啟(Acknowledgements):這本手冊通過北美壓鑄工業許多技朮專家的奉獻及自愿參預了排字、校訂和各章節的編纂工作.他們希望通過分亨他們的智慧和經驗,壓鑄業會壯大和美好,以下是對此書的出版作出貢獻的人員名單.(略)I.壓鑄簡介(AnIntroductiontoDieCasting)由于金屬熔化之后會按要求在具有腔型的設計模具內凝固,所以壓鑄過程是真實的金屬鑄造過程.在鑄造過程中利用沙或石膏為模具,熔化金屬的熱量或者鑄件在出模之時毀坏了模具.在壓鑄過程中,由硬質鋼制成的模具可以承受鑄造熱量,而且由可動模塊組建的模具使凝固鑄件易于清除出模腔.因此,這些模具可以重复使用,而且可以用來生產出成千上万甚至百万件鑄件.這些模具稱作“dies”,是因為它們具有永久性、并可重复使用,還可承受強大的壓力或強度且包括复雜的机能.壓鑄過程實際上有三個子過程.它們是:(1)金屬型鑄模鑄造(有時稱腔型壓鑄);(2)低壓力壓鑄;(3)高壓力壓鑄.在北美盡管技朮包含所有的三個子過程,但是壓鑄過程通常指高壓力壓鑄.三种過程主要的不同點在于把熔化金屬壓入模中所用的壓力大小不一樣.三种過程都使用可重复利用(通常是硬質鋼)的模作為模具。在金屬型鑄模中鑄造時,熔化金屬流進模中且流動僅靠重力作用。低壓力過程使用的壓力可達1.5Mpa(200磅/平方英寸)迫使熔化金屬流進模中。高壓力壓鑄過程在壓力為7.0至140Mpa(1000至20000磅/平方英寸)的條件下把熔化金屬壓入模中。隨著壓力的增加,要求把熔化金屬填滿模中所用的時間就會相應地減少。隨著熔化金屬射料壓力的增加,要求机器使用相應增加的力保持兩塊半模貼在一起.內部金屬液壓會非常高,因此壓鑄机要夾緊閉合的模所用的力也要非常大.大型壓鑄机使用超過25MN(3.000吨)的力夾緊模.為了使用更大的壓力,熔化金屬被舀進圓柱狀室內并由液壓驅動的柱塞把金屬推進模中.机器依据運動的先后順序被制造成自動化地循環.循環過程包括:(1)合模;(2)給模施加壓鑄手冊(DieCastingHandbook)Page5of45夾緊力;(3)舀進熔化金屬;(4)把熔化金屬射入模中;(5)等待金屬在模中凝固;(6)開模;(7)鑄件脫模.模吸收鑄件的凝固熱量,熱量必須通過模被處理,而且在制造下一個鑄件之前要清理掉模腔區域的熱量.熱流通過模的設計和控制是過程中最重要和頗具挑戰性的狀況之一.這种過程技朮在使用消耗性的模具鑄造過程中還沒有對等物.(1)壓鑄(DIECASTING)---工業体系(THEINDUSTRIALSYSTEM)壓鑄僅是工業体系內制造過程中把原材料加工成消費品的一個步驟.原材料(金屬)要么產生于礦石之中,要么產生于廢金屬之中.鋅壓鑄合金或鎂壓鑄合金直接從礦石中開采出來,再經過采礦公司和/或冶煉公司精煉成高純度的合金錠并作為“原始”金屬出售.大型的壓鑄公司采購回這种“純”合金錠后給其添加其他成分變成特殊用途的合金.多數小型壓鑄公司要么從冶煉厂、要么從專門從事購買純金屬并生產壓鑄合金的合金廠采購預制合金.鋅采礦公司支持國際鉛鋅研究組織(ILZRO),資助研究的目的在于開發這些金屬的新用途(或更為有效的使用方法).這些公司也支持另外一家叫做“InterZinc”的組織,促進鋅的利用并協助開發新的市場.壓鑄公司可以得到這些組織的技朮支持.大多數鋁和銅壓鑄合金是二次合金,它們由廢金屬精煉而成.廢金屬可以從其他加工操作中收集,比如板材衝壓形成的碎屑,或机加工操作中的刮屑.大部分廢金屬來源于超過使用壽命的物品和准備處理的物品.二次冶煉公司采購廢料,然后分選精煉成壓鑄合金。在精煉過程中可以加入“新”金屬以保証合金成分的正確性.冶煉厂把合金澆鑄成合金錠供壓鑄公司采購.大多數鋁合金在熔化狀態下直接用特制的料罐車運到壓鑄公司.這樣一個過程使壓鑄公司節約了高額的再熔化成本.二次鋁冶煉公司支持一個名叫鋁協會(AA)的貿易組織.銅采礦公司支持名為銅開發協會(CDA)的貿易、市場開發和標准組織.這樣的協會支持國際銅協會(ICA),國際銅協會贊助并促進研究,其目的在于擴大銅的應用.在鑄造之時,每一次鑄造都包括額外的、以直澆口(餅干),澆道、溢流和批鋒狀態存在,且又必須要清除掉的金屬.此種額外的材料通常要使用衝模在外力的作用下從鑄件上切除掉.這些毛邊料在壓鑄公司作為廢料使用.有些情況下,壓鑄公司在鑄件衝完水口的情況下就直接把鑄件出售給加工鑄件的公司.也有些壓鑄公司會對鑄件實施其他加工和金屬表面處理(例如:磨光,拋光,電鍍,噴油和加工),然后再交付給客戶.在這種情況中,壓鑄件采購商簡單地把表面處理過的零件裝配在最終的產品上,壓鑄件的生產通常在諸如家庭用品制品厂、汽車公司和五金廠內進行.(2)配套工業(SUPPORINGINDUSTRIES)壓鑄業是制造業中高度專業化的一部分.影響壓鑄業的工業是:机械工具業、模具加工業、公用設施業、基礎設施業、金融業、運輸業和通訊業.有些配套工業已發展成為集中服務壓鑄業的特殊團体.比如:机械工具業、模具加工業、過程潤滑劑生產業、工業熔爐業。這些公司已開發了很多壓鑄工業需求的先進技朮,而且這些公司的命運也和壓鑄業的健康發展緊密相聯.(3)北美壓鑄學會(NADCA)大部分配套工業和壓鑄公司都与壓鑄組織有關系.已提及過一些學會,但是在北美支持壓鑄手冊(DieCastingHandbook)Page6of45壓鑄公司的首家學會是北美壓鑄學會(NADCA).北美壓鑄學會是一個國際技朮和教育組織,成員大部分來自美洲從事壓鑄件生產的公司,也有來自其他洲的成員.在壓鑄工藝和科學方面,在金屬的表面處理方面和同類工藝方面壓鑄學會致力于改善和知識的傳播.壓鑄學會的初始目標是提高團体的壓鑄知識,培訓教育課程,鼓勵新產品的研究,通過教育和研究促進壓鑄工業的發展和成長.NADCA(以前為SDCE)于1955年在密執安州法律的指導下作為一個非贏利組織組成學會.現在在美國、加拿大和拉丁美洲已有24家分會.由于對NADCA的活動感興趣,其他的分會仍在組織之中.(4)壓鑄工業(THEDIECASTINGINDUSTRY)在北美有350多家壓