压铸工艺技术培训

压铸工艺技术培训拓普制动系统有限公司压铸概述一.概述压力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。高压高速是压力铸造的主要特征。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，所以现已成为我国铸造业中的一个重要组成部分。压铸基本原理压铸材料牌号SiFeCuMnMgNiZnTinTi其他杂质总和A3807.5-9.50.8max3.0-4.00.5max0.1max0.5max3.0max0.35max/0.5max3839.5-11.50.8max2.0-3.00.5max0.1max0.3max3.0max0.15max/0.5maxADC107.5-9.50．8max2.0-4.00.5max0.3max0.5max1.0max0.2max余量ADC129.6-12.00．8max1.5-3.50.5max0.3max0.5max1.0max0.2max余量压铸所用材料多为有色合金,如铝合金、锌合金、镁合金、铜合金，因我公司都是铝合金，所以介绍压铸铝合金的材料。压铸铝合金各元素的组成和影响1.硅（Si）硅是大多数压铸铝合金的主要元素。它能改善合金的铸造性能。硅与铝能组成固溶体。2.铜（Cu）铜和铝组成固溶体，当温度在548℃时，铜在铝中的溶解度应为5.65％，室温时降至0.1％左右，增加含铜量，能提高合金的流动性，抗拉强度和硬度，但降低了耐蚀性和塑性，热裂倾向增大。3.镁（Mg）在高硅铝合金中加入少量（约0.2～0.3％）的镁，可提高强度和屈服极限，提高了合金的切削加工性。含镁8％的铝合金具有优良的耐蚀性，但其铸造性能差，在高温下的强度和塑性都低，冷却时收缩大，故易产生热裂和形成疏松。4.锌（Zn）锌在铝合金中能提高流动性，增加热脆性，降低耐蚀性，故应控制锌的含量在规定范围中。5.铁（Fe）在所有铝合金中都含有害杂质。6.锰（Mn）锰在铝合金中能减少铁的有害影响，能使铝合金中由铁形成的片状或针状组织变为细密的晶体组织，故一般铝合金允许有0.5％以下的锰存在。含锰量过高时，会引起偏析。7.镍（Ni）镍在铝合金中能提高合金的强度和硬度，降低耐蚀性。镍与铁的作用一样，能减少合金对模具的熔蚀，同时又能中和铁的有害影响，提高合金的焊接性能。当镍含量在1～1.5％时，铸件经抛光能获得光洁的表面。由于镍的来源缺乏，应尽量少采用含镍的铝合金。8.钛（Ti）铝合金中加入微量的钛，能显著细化铝合金的晶粒组织，提高合金的机械性能压铸过程主要工艺参数工艺参数:生产中的过程工艺参数对产品质量和过程的稳定起到很关键的作用，主要的参数有压射力、压射速度、快压射行程、温度以及保压时间和留模时间压铸过程主要工艺参数压射力: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，但延伸率有所降低。压射速度：压室内的压射冲头推动金属移动时的速度称为压射速度，而压射速度分为两级，Ⅰ级压射速度亦称为慢压射速度，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，该阶段速度应尽量低，一般为0.2-0.3米/秒。Ⅱ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。压铸过程主要工艺参数快压射行程：指快压射开始到结束中间的距离，对产品质量的影响最为关键，行程太大则卷气严重，太小则可能充填不良温度：温度包括金属液温度和模具温度，温度控制是获得优良铸件的重要因素。一般铝合金压铸铝液的温度要求为620℃-680℃，模具的温度为180℃-250℃保压时间：指压射结束后，作用在模具型腔上的压力维持在恒定值的时间，根据铸件内浇口和铸件壁厚的不同，一般为2-5秒留模时间：留模时间是压铸过程中，从持压终了至开模顶出铸件的这段时间。足够的留模时间，是使铸件在模具内得到充分凝固和适度的冷却使之具有一定的强度，在开模和顶出时，铸件不致产生变形或拉裂。留模时间的选择，通常以顶出铸件不变形、不开裂的最短时间为宜。一般铝合金根据壁厚的不同在5-12秒之间。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。一、设计时避免内侧凹和尽量减少侧抽芯数量压铸件设计二、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。压铸件设计三、压铸件的截面设计下图为压铸件典型的截面形状下图为的截面形状左三个是厚壁的截面形状，右面三个是壁减薄了的形状，但需要侧抽芯才能成型，增加了模具成本，同时还可能产生变形，所以不是理想的截面形状压铸件设计四、压铸件的加强筋设计加强筋的作用是壁厚减薄后提高零件的强度和刚性，减少铸件的收缩或顶出变形，有的筋还起到液流的导向作用，一般筋的厚度小于所连接的壁厚厚度，一般为壁厚的2/3-3/4，筋的布置原则一是要尽量对称，二是尽量避免筋与筋之间对同一部位的加固和交叉，尽量避免筋的数量过于密集，三是筋的布置方案考虑避免零件包定模的情况，四是考虑设置防零件变形的筋压铸件设计五、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压铸件设计六、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度压铸件设计七、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毫米压铸件设计八、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)压铸件设计九、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压铸件常见缺陷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0.6～0.8％。压铸件常见缺陷凹陷缩凹缩陷铸件平滑表面上出现凹瘪的部分，其表面呈自然冷却状态。①铸件结构设计不合理，有局部厚实部位，产生热节。②合金收缩率大。③内浇口截面积太小。④比压低。⑤模具温度太高①改善铸件结构，使壁厚稍为均匀，厚薄相差较大的连接处应逐步缓和过渡，消除热节。②选择收缩率小的合金。③正确设置浇注系统，适当加大内浇口的截面积。④增大压射力。⑤适当调整模具热平衡条件，采用温控装置以及冷却等。气泡鼓泡铸件表皮下，聚集气体鼓胀所形成的泡。①模具温度太高。②填充速度太高，金属液流卷入气体过多。③涂料发气量大，用量过多，浇注前未燃尽，使挥发气体被包在铸件表层④排气不畅。⑤开模过早。⑥合金熔炼温度过高。①冷却模具至工作温度。②降低压射速度，避免涡流包气。③选用发气量小的涂料，用量薄而均匀，燃尽后合模。④清理和增设溢流槽和排气道。⑤调整留模时间。⑥修整熔炼工艺。气孔卷入压铸件内部的气体所形成的形状较为规则，表面较为光滑的空洞。主要是包卷气体引起：①浇口位置选择和导流形状不当，导致金属液进入型腔产生正面撞击和产生旋涡。②浇道形状设计不良。③压室充满度不够。④内浇口速度太高，产生湍流.⑤排气不畅。⑥模具型腔位置太深。⑦涂料过多，填充前未燃尽。⑧炉料不干净，精炼不良。⑨机械加工余量太大。①选择有利型腔内气体排除的浇口位置和导流形状，避免金属液先封闭分型面上的排溢系统。②直浇道的喷嘴截面积应尽可能比内浇口截面积大。③提高压室充满度，尽可能选用较小的压室并采用定量浇注。④在满足成型良好条件下，增大内浇口厚度以降低填充速度。⑤在型腔最后填充部位处开设溢流槽和排气道，并应避免溢流槽和排气道被金属液封闭。⑥深腔处开设排气塞，采用镶拼形式增加排气⑦涂料用量薄而均匀，燃尽后填充，采用发气量小的涂料。⑧炉料必须处理干净、干燥，严格遵守熔炼工艺⑨减少机械加工余量。⑩调整压射速度和快压射速度的转换点。降低浇注温度，增加比压。压铸件常见缺陷花纹铸件表面上呈现的光滑条纹，肉眼可见，但用手感觉不出，颜色不同于基体金属的纹路.①填充速度太快。②涂料用量太多。③模具温度偏低。①尽可能降低压射速度。②涂料用量薄而均匀。③提高模具温度。缩孔缩空缩眼压铸件在冷凝过程中，由于内部补偿不足所造成的形状不规则，表面较粗糙的孔洞。①合金浇注温度过高。②铸件结构壁厚不均匀，产生热节。③比压太低。④溢流槽容量不够，溢口太薄。⑤压室充满度太小，余料太薄，最终补缩起不到作用。⑥内浇口较小。⑦模具的局部温度偏高。①遵守合金熔炼规范，避免合金液过热太长，降低浇注温度。②改进铸件结构，消除金属积聚部位，壁厚均匀，缓慢过渡。③适当提高比压。④加大溢流槽容量，