《模具設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)》PPT課件.ppt

2020 2 9 1 第一講 壓鑄基本概念 撰稿 Macherchen 2020 2 9 2 一 鑄造工藝 砂型鑄造金屬型鑄造特種鑄造 壓力鑄造重力鑄造低壓鑄造熔模鑄造陶瓷型鑄造連續(xù)鑄造離心鑄造真空吸鑄 永久型鑄造 2020 2 9 3 二 壓鑄概論 壓力鑄造概念 鋁 錫 鋅 鎂 鉛 銅 合金 即將溶融合金在高壓 高速條件下充型並在高壓下冷卻凝固成型的一種精密鑄造方法 簡稱壓鑄 其最終產(chǎn)品是壓鑄件 壓力鑄造特性 高速充填 通常澆口速度達(dá)30 60m s之間 充填時(shí)間很短 中小型件通常為0 02 0 2s之間 高壓充填 熱室機(jī)壓力通常為70 350kg c 溶湯的冷卻速度快 2020 2 9 4 二 壓鑄概論 壓鑄設(shè)備熱室壓鑄機(jī)冷室立式 全 臥式熱室壓鑄機(jī)的壓室通常浸入坩鍋的金屬液中 如圖示 2020 2 9 5 三 壓鑄制程溶湯的流動(dòng)方式 一 噴射及噴射流壓力運(yùn)動(dòng)能 碰壁 熱能和壓力 2020 2 9 6 三 壓鑄制程溶湯的流動(dòng)方式 二 壓力流因沖撞 磨擦和氣體阻力等 抽象 運(yùn)動(dòng)能量耗盡 常發(fā)生在加強(qiáng)筋 凸臺(tái) 遠(yuǎn)離澆口之部位 具有接受後繼金屬液中供給的壓力能 從而使金屬液沿著型腔內(nèi)壁前進(jìn)的特性 利用這特性 可便以型腔排氣 在壓力流充填的部位 匯集著由噴射和噴射流所充填部分的氣體 必須開設(shè)排氣槽 三 再噴射 四 補(bǔ)縮金屬流 保壓時(shí)間 2020 2 9 7 四 成型工藝 一 壁厚鋅合金 0 3MM 最小 鋁 0 5MM最小孔徑 0 7MM螺紋螺距 0 75MM最大壁厚與最小壁厚之比不要大于3 1 應(yīng)設(shè)計(jì)壁厚均勻 保証足夠強(qiáng)度與剛度的前提 2020 2 9 8 四 成型工藝 二 加強(qiáng)肋 大于或等于2 5MM 會(huì)降低抗拉強(qiáng)度 易產(chǎn)生氣孔 縮孔 設(shè)計(jì)原則 1 受力大 減小壁厚 改善強(qiáng)度 2 對(duì)稱布置 壁厚均勻 避免縮孔氣孔 3 與料流方向一致 避免亂流 4 避免在肋上設(shè)置任何零部件 2020 2 9 9 四 成型工藝 三 脫模斜度 2020 2 9 10 四 成型工藝 四 圓角 2020 2 9 11 四 成型工藝 五 孔鋅 0 8 1 5 最小直徑 鋁 2 0 2 5 最小直徑 六 文字 凸凹紋 直紋例 平行紋 直紋 高0 7MM 間距1MM 角度60 5 外俓 34 5mm共104牙 2020 2 9 12 四 成型工藝 七 螺紋 齒輪 八 嵌件 2020 2 9 13 五 壓鑄合金及其性能 一 壓鑄合金鋁 Al 鋅 Zn 鎂 Mg 鉛 Pb 錫 Sn 銅 Gu 二 壓鑄合金之鋅合金熱室壓鑄用鋅合金中有效合金元素 鋁 Al 銅 Gu 鎂 Mg 有害雜質(zhì)元素 鐵 Fe 硅 Si 鉛 Pb 鎘 Gd 錫 Sn 來源於鋁來源於鋅 2020 2 9 14 五 壓鑄合金及其性能 鋅合金種類 鋅合金種類 2020 2 9 15 五 壓鑄合金及其性能 2020 2 9 16 五 壓鑄合金及其性能 熱室壓鑄鋅合金中的合金元素 合金元素 鋁鋁的加入可 降低合金對(duì)鐵的反應(yīng)能力 因此降低了合金對(duì)鋅鍋 鵝頸及模具的侵蝕降低合金的熔點(diǎn)增加合金的流動(dòng)性能改善合金的機(jī)械性能 產(chǎn)生Fe2Al5浮渣 造成其含量的下降 2020 2 9 17 五 壓鑄合金及其性能 熱室壓鑄鋅合金中的合金元素 合金元素 銅銅的加入可 增加合金的強(qiáng)度 提高合金的硬度 改善合金的抗磨損性能 降低合金的可延伸性 造成壓鑄件的尺寸不穩(wěn)定性 產(chǎn)生時(shí)效脹大 當(dāng)銅的含量 1 25 時(shí) 2020 2 9 18 五 壓鑄合金及其性能 熱室壓鑄鋅合金中的合金元素 合金元素 鎂鎂的加入可 細(xì)化合金組織 從而增加壓鑄件的強(qiáng)度改善合金抗晶間腐蝕的能力改善合金的抗磨損性能 降低合金的流動(dòng)性 易在合金熔融狀態(tài)下氧化損耗 2020 2 9 19 五 壓鑄合金及其性能 熱室壓鑄鋅合金中的合金元素 雜質(zhì)元素 鎘 鉛 鎘在合金中的含量絕對(duì)不能 0 003 降低合金的機(jī)械性能造成合金晶間腐蝕鉛在合金中的翎量絕對(duì)不能 0 003 降低合金的時(shí)效機(jī)械性能當(dāng)含量超過0 005 時(shí) 造成合金晶間腐蝕我們經(jīng)常遇到這樣的情況 工件剛壓鑄成型時(shí) 其表面質(zhì)量一切正常 可是 在室溫下存放數(shù)星期或幾個(gè)月後 表面出現(xiàn)鼓泡 2020 2 9 20 五 壓鑄合金及其性能 熱室壓鑄鋅合金中的合金元素 雜質(zhì)元素 錫錫在鋅合金錠中的含量絕對(duì)不能 0 001 在太鑄件中的含量不能 0 002 造成合金晶間腐蝕降低合金的抗沖擊性能降低合金的抗拉伸強(qiáng)度引起尺寸不穩(wěn)定 2020 2 9 21 五 壓鑄合金及其性能 熱室壓鑄鋅合金中的合金元素 雜質(zhì)元素 鐵鋅合金中鐵元素含不能 0 02 鐵元素可 增加合金的硬度但同時(shí)增加合金的脆性和合金中的鋁發(fā)生反應(yīng)形成Al5Fe2金屬間化合物 造成鋁元素的損耗並形成浮渣在壓鑄件中出現(xiàn)硬點(diǎn) 2020 2 9 22 五 壓鑄合金及其性能 熱室壓鑄鋅合金中的合金元素 雜質(zhì)元素 硅硅在鋅合金中的含量絕對(duì)不能0 02 提高鋅合金的脆性轉(zhuǎn)變溫率 20度降低鋅合金的可加工性 2020 2 9 23 五 壓鑄合金及其性能 熱室壓鑄鋅合金中的合金元素 結(jié)論 熱室壓鑄用鋅合金必須是以特高純度鋅為基礎(chǔ) 加入特高純度鋁 鎂和銅嚴(yán)格控制壓鑄溫度 避免攪拌水口料重熔時(shí) 一定要嚴(yán)格控制重熔溫度以避免鋁和鎂的損耗 2020 2 9 24 六 壓鑄工藝 影響金屬液充填成型的因素很多 主要有 壓射壓力 壓射速度 充填時(shí)間 壓鑄模溫 一 壓射壓力的概念定義1 壓射力指壓射沖頭作用于金屬液面上的力 這個(gè)力在壓鑄過程中不是恆定不變的 它大小隨不同的壓鑄階段變化而改變 壓射液壓缸壓射沖頭壓室熔液模具型腔t1 F1為克服磨擦力 壓室中 t2 開始進(jìn)入型腔 因澆口急減 阻力增大 F2 F1 達(dá)到高速充填t3 快速增壓階段 快速充填直止充滿型腔最大值F3為壓射壓力t4 F4靜壓力 對(duì)鑄件壓實(shí) 壓射力與時(shí)間關(guān)係曲線見右圖 2020 2 9 25 六 壓鑄工藝 定義2 壓射壓力就是在充模剛結(jié)束時(shí)壓射沖頭作用在金屬液面上的力 定義3 壓射壓力是以壓射比壓來表示 壓射比壓就是充模結(jié)束時(shí) 壓射沖頭作用于單位面積金屬液面上的壓力 實(shí)際比壓應(yīng)等于計(jì)算比壓乘以壓力損減系數(shù)K 約0 88 比壓大小可通過調(diào)節(jié)壓鑄機(jī)的壓射力和更換不同直徑的壓室來實(shí)現(xiàn) 2020 2 9 26 六 壓鑄工藝 二 充填速度及其選擇充填速度是指熔融金屬地壓射沖頭壓力的作用下 通過內(nèi)澆口時(shí)的線速度 影響充填速度的因素有壓射速度 壓射比壓和內(nèi)澆口截面積等 在設(shè)計(jì)壓鑄模時(shí) 內(nèi)澆口的設(shè)置一般應(yīng)預(yù)留出修模位置 以便在試模時(shí)修整截面大小 匿內(nèi)澆口面積過小 充型壓力損失增加 加大壓鑄機(jī)負(fù)荷則充填速度過大 液態(tài)金屬呈噴射狀進(jìn)入型腔 壓鑄件內(nèi)部組織氣孔量增加 高速?zèng)_蝕型腔 影響壽命 當(dāng)澆口尺寸足夠大以后 充填速度控制主要是通過調(diào)節(jié)壓射速度來實(shí)現(xiàn) 2020 2 9 27 六 壓鑄工藝 2020 2 9 28 六 壓鑄工藝 2020 2 9 29 七 特殊壓鑄工藝 產(chǎn)生氣孔疏松的原因 高速充模氣體末完全排出及凝固收縮得不到充分補(bǔ)縮 一 真空壓鑄特點(diǎn) 1 顯著減少氣孔 組織更致密 提高了力學(xué)性能 2 減小充型反壓力 成型好 表面質(zhì)量得到改善 3 可減小或不用排氣系統(tǒng) 4 結(jié)構(gòu)復(fù)雜 成本高 一般只適用于薄壁 流程較長的鑄件 而對(duì)壁厚不均 較厚凸臺(tái)的鑄件 則加重縮松 二 充氧壓鑄 P F法壓鑄 又稱無氣孔壓鑄 既氣孔無氧氣 特點(diǎn) 1 消除氣孔 提高力學(xué)性能 2 可對(duì)充氧壓鑄件進(jìn)行熱處理 強(qiáng)度增高30 屈服強(qiáng)度增強(qiáng)100 3 充氧壓鑄可在200 300 C環(huán)境工作 可焊接 4 與真空相比 結(jié)構(gòu)簡單 投資少 操作方便 5 操作時(shí)應(yīng)注意安全 2020 2 9 30 七 特殊壓鑄工藝 三 精 速 密壓鑄 ACURAD 特點(diǎn) 1 雙沖頭壓鑄 2 克服卷氣 收縮產(chǎn)生針孔 3 內(nèi)澆口采取定向凝固 下方 便于補(bǔ)縮 四 半固態(tài)壓鑄合金所呈現(xiàn)狀態(tài) 樹枝狀晶體網(wǎng)狀打碎呈球形團(tuán)塊后壓鑄 202