第三章 壓力鑄造

1、v3.1 3.1 概述概述 壓力鑄造(定義）：簡(jiǎn)稱壓鑄，它是將液態(tài)金屬或半固態(tài)金屬在高壓下快速充填到金屬模的型腔，并在壓力下快速凝固而獲得鑄件的一種成形方法。 在壓力鑄造中，一般作用于金屬上的壓力在20200MPa范圍，充型的初始速度為1570m/s，充型時(shí)間僅為0.010.2s。因此，高壓和高速是壓鑄成形的重要特征，也是與其他鑄造成形法的根本區(qū)別。壓力鑄造是所有鑄造成形方法中生產(chǎn)速度最快的，在汽車、摩托車、電器儀表、電信器材、醫(yī)療器械、日用五金以及航天航空工業(yè)等方面都有廣泛的應(yīng)用。壓力鑄造的實(shí)質(zhì)、特點(diǎn)及應(yīng)用壓力鑄造的實(shí)質(zhì)、特點(diǎn)及應(yīng)用 一、壓力鑄造的實(shí)質(zhì)：一、壓力鑄造的實(shí)質(zhì)： 壓力鑄造（簡(jiǎn)稱壓

2、鑄）的實(shí)質(zhì)，是在高壓作用下，使液態(tài)或半固態(tài)金屬以較高的速度充填壓鑄型型腔，并在壓力作用下凝固而獲得鑄件的方法。即壓力下澆注和壓力下凝固。 這也是壓鑄區(qū)別于其它鑄造方法的最基本特征。兩大特征：高壓 高速高壓：高壓： 比壓比壓：作用在鑄件上單位面積上的壓力稱為比壓。 一般在40-200MPa Max=500MPa。 實(shí)際上,并非在如此大的壓力下凝固，因內(nèi)澆口很小，壓力都轉(zhuǎn)化為極高的充填速度，隨后冷凝高速高速： 充填速度為0.5120m/s，一般為550m/s,充填時(shí)間很短，一般為0.010.2秒。最短為千分之幾秒。 由于金屬充填型腔的這種特點(diǎn)，使壓力鑄造的工藝和生產(chǎn)過(guò)程，壓鑄件的結(jié)構(gòu)和其它性能都具

3、有自己的特征。 3.1.1 壓力鑄造特點(diǎn)（1）產(chǎn)品質(zhì)量好 尺寸精度高，CT67級(jí)。表面粗糙度低，58級(jí)。強(qiáng)度和硬度高，比砂型高25%30%，但延伸率低70%?？梢灾频帽”趶?fù)雜且輪廓清晰的鑄件?，F(xiàn)代超薄鋁合金壓鑄技術(shù)可制造0.5mm厚的鑄件，如鋁合金筆記本電腦外殼。最小鑄出孔0.7mm。（2）生產(chǎn)效率高。 壓力鑄造的生產(chǎn)周期短，一次操作的循環(huán)時(shí)間約為5s3min，且易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。這種方法適于大批量的生產(chǎn)。（3）經(jīng)濟(jì)效果優(yōu)良 由于鑄件精度高，尺寸穩(wěn)定，加工余量少，表面光潔。壓鑄件的加工余量一般在0.20.5mm范圍，表面粗糙度在Ra3.2m以下。只要對(duì)零件進(jìn)行少量加工便可進(jìn)行裝配，有的零件

4、甚至不用機(jī)械加工就能直接裝配使用。減少后續(xù)加工費(fèi)用。同時(shí)金屬利用率高。 其他： 采用鑲鑄法可省去裝配工序并簡(jiǎn)化制造工藝。鑲鑄的材料一般為鋼、鑄鐵、銅、絕緣材料等，鑲鑄體的形狀有圓形、管形、薄片等。利用鑲鑄法可制備出有特殊要求的鑄件。 鑄件表面可進(jìn)行涂覆處理、壓鑄出螺紋、線條、文字、圖案等 壓力鑄造存在的問(wèn)題： 由于液體金屬充型速度極快，型腔中的氣體很難排除，便以氣孔形式存留于鑄件中，因此普通壓鑄法壓鑄的鑄件不能進(jìn)行熱處理或焊接（加熱時(shí)氣體膨脹將導(dǎo)致鑄件鼓泡而報(bào)廢），也不適于比較深的機(jī)加工，以免鑄件表面顯出氣孔。 現(xiàn)有模具材料主要適應(yīng)于低熔點(diǎn)的合金，如鋅、鋁、鎂等合金。生產(chǎn)銅合金、黑色金屬等高熔

5、點(diǎn)合金，其模具材料存在著較大的問(wèn)題，主要是模具的壽命非常短。 壓鑄設(shè)備投資高，壓鑄模制造復(fù)雜，周期較長(zhǎng)，費(fèi)用較高，一般不適用于小批量生產(chǎn)。 由于充填型腔時(shí)金屬液的沖擊力大，一般壓鑄不能使用砂芯，因此不能壓鑄具有復(fù)雜內(nèi)腔（內(nèi)凹）結(jié)構(gòu)的鑄件，如閉舵結(jié)構(gòu)的鋁合金發(fā)動(dòng)機(jī)缸體。 由于存在著上述壓鑄過(guò)程的工藝特性，因而決定了壓鑄生產(chǎn)和壓鑄出的零件便具有一系列特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1 鑄件壁可很薄鑄件壁可很薄, 形狀可極復(fù)雜，輪廓清晰。即可清晰地鑄形狀可極復(fù)雜，輪廓清晰。即可清晰地鑄出壁極薄，形狀極復(fù)雜的鑄件。出壁極薄，形狀極復(fù)雜的鑄件。 壓鑄零件的輪廓極為清晰，對(duì)薄壁鍵槽、凸凹多變的部位都能得到完整無(wú)缺的形狀

6、。通常壁厚為16mm，小件還可更薄。 最小壁厚 鋅 0.3mm 鋁 0.5mm 最小鑄孔 0.75mm 最小螺紋距 0.75mm 從所得鑄件的形狀和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度來(lái)說(shuō)，壓鑄比其它鑄造方法具有更為顯著的優(yōu)越性。2 壓鑄件精度高，光潔度高，尺寸穩(wěn)定，一致性好，壓鑄件精度高，光潔度高，尺寸穩(wěn)定，一致性好，加工余量很少。加工余量很少。 壓鑄模型腔具有較高的精度和很高的表面光潔度，故壓鑄件與其它鑄造方法比，不但具有更高的精度和表面光潔度，而且在生產(chǎn)過(guò)程中，各個(gè)鑄件尺寸一致性好，穩(wěn)定性也好，從而具有很好的裝配互換性。 各種鑄件精度比較壓鑄熔模砂型尺寸精度ZJ2-ZJ1（57、8）ZJ3-ZJ2（36）ZJ

7、7-ZJ6表面光潔度3.2-0.8 6.3-1.6 12.5 所有鑄造方法中，該法的精度，光潔度最高，可達(dá)精車和磨床加工程度。因此，壓鑄件大多數(shù)情況下，只經(jīng)少量機(jī)加工（打磨）就可以裝配使用，加工余量一般在0.2-0.5mm.加工部位也是很少幾個(gè)部分。有些件，可不經(jīng)任何機(jī)加工就可裝配使用，充分體現(xiàn)了壓鑄的少切削或無(wú)切削成型工藝的特點(diǎn)。 3 壓鑄件表面組織致密。具有較高的強(qiáng)度和表面硬度壓鑄件表面組織致密。具有較高的強(qiáng)度和表面硬度 故壓鑄件組織致密，晶粒細(xì)化，有較高的強(qiáng)度和表面硬度（b比砂鑄件高25-30%，但延伸率較低），特別是壁的厚度適當(dāng)而均勻時(shí)，強(qiáng)度更高，又因表層激冷，故表層更是堅(jiān)實(shí)耐磨。壓鑄

8、件金屬型中冷凝壓力下結(jié)晶充填時(shí)間很短，速度極快4 在壓鑄中采用鑲鑄法可以省略裝配工序，簡(jiǎn)化制造工藝。在壓鑄中采用鑲鑄法可以省略裝配工序，簡(jiǎn)化制造工藝。 在壓鑄中，可以采用鑲鑄法，來(lái)制造出有特殊要求的零件。鑲鑄法就是在壓鑄零件的特殊部位上鑄入（嵌入）所需的其它材料的制件如鑄入磁鐵、銅套，鋼襯墊，金屬管，絕緣材料等，既滿足特殊部位的使用性能要求。又省略了裝配工序，簡(jiǎn)化了制造工藝。5 壓鑄生產(chǎn)效率很高壓鑄生產(chǎn)效率很高 壓鑄生產(chǎn)時(shí)，每一次操作循環(huán)時(shí)間約為5秒3分鐘。一般10秒1分鐘。 小機(jī)器，每小時(shí)達(dá)300次。這樣高的效率，對(duì)于結(jié)構(gòu)零件（立體形狀）來(lái)說(shuō)，一般的成形工藝方法是不易達(dá)到的，所以壓鑄法不僅適

9、合于形狀復(fù)雜的鑄件的生產(chǎn)，更適合于大批量的生產(chǎn)。 王家壓鑄廠 八小時(shí)，500件 = 60 x個(gè)/小時(shí)缺點(diǎn)6 壓鑄件內(nèi)部有氣孔，對(duì)于有要求的零件要采取特壓鑄件內(nèi)部有氣孔，對(duì)于有要求的零件要采取特殊的工藝措施才能滿足要求。殊的工藝措施才能滿足要求。 由于壓鑄過(guò)程中，熔融金屬在充填時(shí)的流動(dòng)速度大，致使型腔中氣體來(lái)不及全部排出而卷入鑄件中，處于內(nèi)部的即為內(nèi)部氣孔。 一般壓鑄件不能用在有密閉性要求，承載荷要求，及熱有密閉性要求，承載荷要求，及熱處理要求處理要求的條件下，也不能在高溫條件下使用不能在高溫條件下使用。 一般鑄件上非主要的和不是緊固連接處的部位，存在分散的，細(xì)小的內(nèi)部氣孔，并不影響使用。當(dāng)零件

10、使用條件有要求時(shí)如密閉性要求，承載荷要求，及熱處理要求高溫狀態(tài)使用時(shí)，則常規(guī)壓鑄件不能滿足要求，需特殊工藝生產(chǎn)，如真空壓鑄。7 壓鑄法對(duì)合金有限制壓鑄法對(duì)合金有限制 均為低熔點(diǎn)金屬 鋅90% 為壓鑄件 鋁30-50% 為壓鑄件 銅1-2 % 為壓鑄件 鎂 新興 壓鑄時(shí)，機(jī)器壓室和壓鑄模型腔的材料是決定模具壽命的主要因素。目前常用的材料對(duì)于熔點(diǎn)較低的鋅，鋁，鎂，等合金的壓鑄來(lái)說(shuō)，尚能達(dá)到壽命要求，（實(shí)際仍不理想）而對(duì)于熔點(diǎn)較高的銅合金的壓鑄，則壓室和模具型腔的材料問(wèn)題對(duì)壽命影響成為十分突出的問(wèn)題了。對(duì)于熔點(diǎn)更高的黑色金屬壓鑄就更是如此。 近年來(lái)對(duì)用特種合金作為模具材料進(jìn)行了試驗(yàn)，但因費(fèi)用過(guò)高和存

11、在一些技術(shù)問(wèn)題，致使黑色金屬壓鑄尚未普遍采用，所以壓鑄合金的類別還受到限制。 8 壓鑄件大小受到限制壓鑄件大小受到限制 由于目前生產(chǎn)上使用的壓鑄機(jī)功率還不夠大，所以壓鑄件的大小，重量受到限制。近年來(lái)，大型壓鑄機(jī)有所增加。 國(guó)內(nèi)，最大200T， （王家壓鑄廠160T，壓鑄件最大50，直徑達(dá)2m）9壓鑄生產(chǎn)費(fèi)用高，但綜合費(fèi)用不高。壓鑄生產(chǎn)費(fèi)用高，但綜合費(fèi)用不高。 壓鑄生產(chǎn)費(fèi)用高，壓鑄模制造工期長(zhǎng)，維護(hù)費(fèi)用高。它適合于大批量生產(chǎn)。對(duì)大批生產(chǎn)分?jǐn)傇诿總€(gè)壓鑄件的綜合費(fèi)用仍很低。 （ 王家附模具加工周期為2個(gè)月，加工成本幾十萬(wàn)。）壓力鑄造的應(yīng)用范圍：壓力鑄造的應(yīng)用范圍： （1）合金: 低熔點(diǎn)金屬。 鋅：9

12、0%是用壓鑄法生產(chǎn)的 鋁： 30-50% 為壓鑄件。批量尺寸合適就用壓鑄 （近年受低壓鑄造競(jìng)爭(zhēng)） 銅： 1-2% 鎂： 工藝復(fù)雜易熱裂，但不粘型，性能好，正在發(fā)展中。 鐵： 極少 （溫度太高，壓鑄機(jī)壽命太短。） （以前國(guó)外有研究，到八十年代就看不到此文章了， ） （2）大小： 最重50kg 最輕幾克 最大2m直徑（太大，Q=PS 要很大） 最小0.2壁厚（3）精度：高精度。（所有鑄造方法中精度，光潔度最高。）（4）批量： 大批量。（壓型很貴）（5）越復(fù)雜，壁越薄，越顯示優(yōu)越性。應(yīng)用：應(yīng)用： 最多為汽車拖拉機(jī)制造業(yè)，儀器，儀表，電子工業(yè)，農(nóng)機(jī)，國(guó)防工業(yè)，計(jì)算機(jī)，醫(yī)療器械制造業(yè)中。 （大部分在上海

13、民用件，大連鎖廠） 例：用壓鑄法生產(chǎn)的零件有 （1）發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸件 （2）汽缸蓋變速箱體 （3）發(fā)動(dòng)機(jī)罩 （4）儀表， 殼體，支架 （5）管接頭 （6）齒輪等 3.2 3.2 壓鑄機(jī)壓鑄機(jī) 壓鑄機(jī)是壓鑄生產(chǎn)的最基本設(shè)備，壓鑄過(guò)程是通過(guò)它來(lái)實(shí)現(xiàn)的。所以要了解壓鑄，必須首先了解壓鑄機(jī)的主要機(jī)構(gòu)，工作原理及各類型壓鑄機(jī)的特點(diǎn)。3.2.1 3.2.1 壓鑄機(jī)的分類壓鑄機(jī)的分類 （1 1）熱壓室壓鑄機(jī)）熱壓室壓鑄機(jī)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)工序簡(jiǎn)單，效率高；金屬消耗少，工藝穩(wěn)定。生產(chǎn)工序簡(jiǎn)單，效率高；金屬消耗少，工藝穩(wěn)定。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：壓室、壓射沖頭長(zhǎng)期浸泡在液體金屬中，影響使用壽壓室、壓射沖頭長(zhǎng)期浸泡在液體金屬中，

14、影響使用壽命，并易增加合金的含鐵量。命，并易增加合金的含鐵量。應(yīng)用：應(yīng)用：低熔點(diǎn)合金，如鋅合金壓鑄機(jī)熱壓室壓鑄機(jī)冷壓室壓鑄機(jī)臥式壓鑄機(jī)立式壓鑄機(jī) （按壓室結(jié)構(gòu)及布置方式）全立式壓鑄機(jī)熱壓室壓鑄機(jī)：熱壓室壓鑄機(jī)： 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 壓室浸在保溫坩堝的液體金屬中，壓射部件裝在坩堝上面，壓鑄過(guò)程如圖3-1所示。 工藝過(guò)程工藝過(guò)程 當(dāng)壓射沖頭3上升時(shí)，液體金屬1通過(guò)進(jìn)口5進(jìn)入壓室4內(nèi)，合型后，在壓射沖頭下壓時(shí)，液體金屬沿著通道6經(jīng)噴嘴充填壓鑄型8，冷卻凝固成型，然后開(kāi)型取件，完成一個(gè)壓鑄循環(huán)。 圖3-1 熱壓室壓鑄機(jī)壓鑄過(guò)程示意圖 1一液態(tài)金屬 2一坩堝 3一壓射沖頭 4一壓室 5一進(jìn)口 6一通道 7一噴嘴

15、8一壓鑄型特點(diǎn)：特點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)： 1) 工序簡(jiǎn)單，效率高，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化 2) 金屬消耗少，工藝穩(wěn)定； 3) 壓入型腔的金屬干凈，鑄件質(zhì)量好 缺點(diǎn)： 壓室，壓射沖頭長(zhǎng)期浸在液體金屬中，影響使用壽命。 熱壓室壓鑄機(jī)目前大多用于壓鑄鋅合金等低熔點(diǎn)合 金鑄件，但有時(shí)也用于壓鑄小型鎂合金鑄件。 應(yīng)用應(yīng)用 鋅合金等低熔點(diǎn)合金、小型鎂合金鑄件（2 2）冷壓室壓鑄機(jī)）冷壓室壓鑄機(jī)臥式壓鑄機(jī)臥式壓鑄機(jī)立式壓鑄機(jī)立式壓鑄機(jī)全立式壓鑄機(jī)全立式壓鑄機(jī)冷壓室壓鑄機(jī)冷壓室壓鑄機(jī) 冷壓室壓鑄機(jī)的壓室與保溫爐是分開(kāi)的，壓鑄時(shí)從保溫坩堝中舀出液體金屬倒入壓鑄機(jī)壓室然后壓射（1 1）臥式壓注）臥式壓注機(jī)：機(jī)： 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 壓室的中心

16、線是水平的，壓鑄型與壓室的相對(duì)位置及壓鑄過(guò)程 圖32 臥式壓鑄機(jī)鑄過(guò)程示意圖 a）合型 b）壓鑄 c）開(kāi)型 1-壓射沖頭 2-壓室 3-液態(tài)金屬 4-定型 5-動(dòng)型 6-型腔 7-澆道 8-余料工藝過(guò)程工藝過(guò)程 合型后，液體金屬澆入壓室2，壓射沖頭1向前推進(jìn)，將液體金屬經(jīng)澆道壓入型腔7，開(kāi)型時(shí)，余料借助壓射沖頭前伸的動(dòng)作離開(kāi)壓室，同鑄件一起取出，完成壓鑄循環(huán)。以上兩種壓鑄機(jī)壓型都在壓室的側(cè)面 優(yōu)缺點(diǎn)： A 壓室簡(jiǎn)單，維護(hù)方便。 B 金屬進(jìn)入型腔，流程短，壓力損失小，有利于傳遞最終壓力，便于提高比壓，故使用較廣 C 可壓有色件，黑色金屬壓鑄也可采用（2）立式壓鑄機(jī)）立式壓鑄機(jī) 結(jié)構(gòu)： 立式壓鑄機(jī)

17、壓室中心線是垂直的，壓鑄型與壓室的相對(duì)位置及壓鑄過(guò)程如圖3-3 圖3-3 立式壓鑄機(jī)壓鑄過(guò)程示意圖 a）合型 b）壓鑄 C）開(kāi)型1-壓射沖頭 2-壓室3- 液態(tài)金屬 4-定型 5-動(dòng)型 6-噴嘴 7-型腔 8-反料沖頭 9-余料工藝過(guò)程：工藝過(guò)程： 合型后，澆入壓室2中的液體金屬3，被已封住噴嘴孔6的反料沖頭8托住，當(dāng)壓射沖頭向下壓到液體金屬面時(shí)，反料沖頭開(kāi)始下降（下降高度由彈簧及分配閥控制），打開(kāi)噴嘴6，液體金屬被壓入型腔。凝固后，壓射沖頭退回，反料沖頭上升，切斷余料并將其頂出壓室，余料取走后再降到原位，然后開(kāi)型取出鑄件，完成一個(gè)壓鑄循環(huán)。優(yōu)缺點(diǎn)： A 有切斷，頂出余料的下油缸，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜

18、，增加了維修困難。 B 工藝上立式壓鑄機(jī)壓室內(nèi)空氣不會(huì)隨液態(tài)金屬進(jìn)入型腔，便于開(kāi)設(shè)中心澆口。 C 但由于澆口長(zhǎng)，液體金屬消耗大，充填過(guò)程能量損失也較大。 D 可壓有色金屬件 （3） 全立式壓鑄機(jī)：全立式壓鑄機(jī)： 結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)： 壓室與壓鑄型相對(duì)位置及壓鑄過(guò)程如圖3-4所示。 工藝過(guò)程：工藝過(guò)程： 液態(tài)金屬澆入壓室3后合型，壓射沖頭1上壓將液態(tài)金屬壓入型腔6，冷凝后開(kāi)型頂出鑄件。 壓室在壓型的下面。 圖3-4 全立式壓鑄機(jī)壓鑄過(guò)程示意圖 a）定型與動(dòng)型 b）合型壓鑄C）開(kāi)型1-壓射沖頭 2-液態(tài)金屬 3-壓室 4一定型 5一動(dòng)型 一型腔 7一余料 優(yōu)缺點(diǎn)： A 占地面積少 B 平穩(wěn)可靠 C 放置嵌

19、件方便 D 操作不便，生產(chǎn)效率比上兩種壓鑄機(jī)低。3.3.2 壓鑄機(jī)的主要結(jié)構(gòu)3.2.2.1 合型機(jī)構(gòu)動(dòng)力式合型機(jī)構(gòu)機(jī)械式合型機(jī)構(gòu) 壓鑄機(jī)主要由開(kāi)合型機(jī)構(gòu)，壓射機(jī)構(gòu)，動(dòng)力系統(tǒng)和控制系統(tǒng) 等組成。 開(kāi)合型機(jī)構(gòu)：開(kāi)型、合型、鎖型。 壓射機(jī)構(gòu)： 控制壓射力，壓射行程，壓射速度 動(dòng)力系統(tǒng)： 動(dòng)力主要是液壓，也有機(jī)械控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)： 信號(hào)的傳送、控制。圖3-5 圖 35 冷室臥式壓鑄機(jī)（J1125型）總體結(jié)構(gòu) 1一高壓泵 2一合型機(jī)構(gòu) 3一壓射機(jī)構(gòu) 4一蓄壓氣 5一機(jī)座合型機(jī)構(gòu)合型機(jī)構(gòu)開(kāi)型合型鎖型開(kāi)合型機(jī)構(gòu) 動(dòng)半型靜半型壓鑄機(jī)壓型 開(kāi)合型機(jī)構(gòu)開(kāi)合型機(jī)構(gòu)是帶動(dòng)壓鑄模的動(dòng)模部分移動(dòng)使模具分開(kāi)或合攏的機(jī)構(gòu)。

20、由于壓射充填時(shí)的壓力作用，合攏后的動(dòng)模仍有被撐開(kāi)的趨勢(shì)，故這一機(jī)構(gòu)還要起鎖緊模具的作用。 推動(dòng)動(dòng)模移動(dòng)，合攏的力為合模力，鎖緊模具的力稱為鎖模力。但生產(chǎn)中統(tǒng)稱為合模力。 合模力是壓鑄機(jī)功率的第一個(gè)參數(shù)。合模機(jī)構(gòu)通常是水平放置的，故模具大都是水平方向開(kāi)合的。 一般鎖型力等于或小于壓鑄機(jī)額定合型力的85%，開(kāi)型力為鎖型力的1/81/6動(dòng)半型定半型壓室內(nèi)澆口壓射沖頭合型機(jī)構(gòu)傳動(dòng)形式：合型機(jī)構(gòu)傳動(dòng)形式：（1）動(dòng)力式合型機(jī)構(gòu)：其中普遍應(yīng)用的是全液壓合型機(jī)構(gòu)。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 1結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，在安裝不同厚度的壓鑄型時(shí)容易調(diào)整。 2在生產(chǎn)中壓鑄型的熱膨脹可以自動(dòng)補(bǔ)償而不影響合型力。 3對(duì)大型壓鑄機(jī)不適用

21、 （原因：因合型速度慢，動(dòng)力消耗太大，機(jī)構(gòu)的剛性和合型力可靠性差，脹型力稍大時(shí)，動(dòng)型就會(huì)產(chǎn)生退讓。因此這種機(jī)構(gòu)只用在小型壓鑄機(jī)上。）（2）機(jī)械式合型機(jī)構(gòu)： 機(jī)械式合型機(jī)構(gòu)分為： 曲肘式大多數(shù)壓鑄機(jī)，特別是大型壓鑄機(jī)采用 斜楔式 混合式 為適應(yīng)不同厚度的壓型，用齒輪齒條7使動(dòng)型座板與動(dòng)型作水平移動(dòng)，進(jìn)行調(diào)整，然后用螺帽5固定，要求調(diào)整到動(dòng)型與定型閉合時(shí)，a、b、c三點(diǎn)恰成一直線，亦稱死點(diǎn)，利用該死點(diǎn)進(jìn)行鎖型， 圖4-7 曲肘合型機(jī)構(gòu)示意圖 l-液壓合型缸 2-合型活塞 3-連桿 4-三角形鉸鏈 5一螺帽 6一力壁 7一齒輪 目前大部分壓鑄機(jī)，特別是大型壓鑄機(jī)多采用曲肘式合型機(jī)構(gòu)。如圖 動(dòng)作過(guò)程原

22、理如下：當(dāng)液壓油進(jìn)入合型缸1時(shí)，推動(dòng)合型活塞2帶動(dòng)連桿，使三角形鉸鏈4繞支點(diǎn)a擺動(dòng)，通過(guò)力臂6將力傳給動(dòng)型，產(chǎn)生合型動(dòng)作其特點(diǎn)： 1） 合型力大。 曲肘連桿系統(tǒng)可將合型缸推力放大1626倍。與全液壓合型機(jī)構(gòu)相比，合型缸直徑大大減少，同時(shí)，高壓油的耗量也顯著減少。 2)運(yùn)動(dòng)特性好。在開(kāi)、合鑄型時(shí)，越近死點(diǎn)，運(yùn)動(dòng)速度越慢，使兩半型緩慢閉合，也有利于頂出鑄件和抽芯。 3)合型機(jī)構(gòu)剛性大?？刂葡到y(tǒng)簡(jiǎn)單 4)主要缺點(diǎn)是曲肘系統(tǒng)工程的轉(zhuǎn)軸和襯套的材料，加工精度和使用時(shí)潤(rùn)滑要求高。壓型受熱膨脹時(shí)，要調(diào)整“死點(diǎn)”的位置較麻煩3.2.2.2 壓射機(jī)構(gòu)壓射機(jī)構(gòu)壓射機(jī)構(gòu) 壓射機(jī)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)壓鑄工藝的關(guān)鍵部分，它直接影響

23、鑄件質(zhì)量，即影響以下主要參數(shù)： 壓射速度壓射沖頭在壓室中的前進(jìn)速度 分三個(gè)階段 壓射行程壓射沖頭所走的距離 壓射力 液體壓力壓射沖頭的面積 L d壓射速度：壓射速度：現(xiàn)在多數(shù)壓鑄機(jī)采用三級(jí)速度壓射缸。為防止金屬液飛濺，壓射沖頭開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)速度緩慢。當(dāng)壓射沖頭行過(guò)澆注口更長(zhǎng)的距離后，就進(jìn)行快速壓射。在壓射將要終了時(shí)，再以可調(diào)壓力進(jìn)行垱壓，施以高壓。高速壓射，以便充滿型腔時(shí)得到較大的液體動(dòng)壓力。壓射行程：壓射行程：壓射沖頭所走的距離。需根據(jù)具體情況而選定。壓射壓力壓射壓力:等于壓室中液體金屬的壓射比壓的乘以壓射沖頭的面積。 L d3.2.3 壓鑄機(jī)的選擇1. 按不同品種及批量選擇2. 按鑄件結(jié)構(gòu)及工

24、藝參數(shù)選擇 鑄件外形尺寸 鑄件重量 鑄件高度壓鑄機(jī)型號(hào)的選定壓鑄機(jī)型號(hào)的選定 為保證壓鑄生產(chǎn)的順利進(jìn)行和獲得優(yōu)質(zhì)鑄件，所選用壓鑄機(jī)的技術(shù)規(guī)格及其特征必須滿足壓鑄零件的客觀要求，一般選用壓鑄機(jī)時(shí)必須考慮如下幾個(gè)因素：1 鑄件在分型面上的投影面積鑄件在分型面上的投影面積 鑄件垂直分型面的投影面積F（包括澆注系統(tǒng)和集渣包的投影面積）與壓鑄機(jī)比壓P（N/）及合模力Q的關(guān)系見(jiàn)下式： 0.85Q = FP 0.85 為安全系數(shù)； P 壓鑄比壓：沖頭單位面積上的壓力 F 鑄件垂直分型面的投影面積 Q 壓鑄機(jī)合模力 可見(jiàn)，根據(jù)已知投影面積F（）和所需要的比壓就可以計(jì)算出所需壓鑄機(jī)的合模力。此力和所用壓鑄機(jī)的合

25、模力不應(yīng)相差太大，否則會(huì)降低機(jī)器的生產(chǎn)力。 對(duì)每臺(tái)壓鑄機(jī)，它所允許鑄件分型面上的投影面積有一定限制。固所壓的鑄件大小有一定限制2 壓室容量核算壓室容量核算： 壓室中所能容納的金屬重量應(yīng)包括鑄件、澆注系統(tǒng)、溢流槽及余料等全部金屬量。同時(shí)應(yīng)考慮壓室的充滿度。一般在7080 %。過(guò)低會(huì)影響壓鑄機(jī)效率，同時(shí)也易卷入氣體。 一般壓鑄機(jī)最大容量在壓鑄機(jī)的技術(shù)規(guī)格中可以查到，有時(shí)需另行設(shè)計(jì)壓室時(shí)可按下式計(jì)算： W = 2/3d2/4L 2/3 不滿系數(shù) W鑄件、澆注系統(tǒng)、溢流槽及余料 L d3 壓鑄機(jī)開(kāi)模（型）距離（鑄件高度）壓鑄機(jī)開(kāi)模（型）距離（鑄件高度） 開(kāi)型距離：開(kāi)型距離：定型板和動(dòng)型板之間的相對(duì)距離

26、。 壓鑄機(jī)都有一定的最大和最小開(kāi)型距離， 為使開(kāi)型后鑄件能從壓型中自由取出，鑄件的高度和壓型的高度有一定的限制； 為使合型時(shí)，動(dòng)型和定型能和得嚴(yán)密，壓鑄型的總高度要大于機(jī)器的最小開(kāi)型距離。動(dòng)半型定半型壓室內(nèi)澆口壓射沖頭 有如下關(guān)系： SmaxLKH1H2 Smin 1/3時(shí) 除液體金屬聚集區(qū)的前沿部分稍有擾動(dòng)外，其余部分則相當(dāng)穩(wěn)定，而且隨著聚集區(qū)的增加，充填過(guò)程愈來(lái)愈平穩(wěn)。f / F 1/3時(shí) 在高的填充速度下，整個(gè)充填過(guò)程發(fā)生激烈擾動(dòng)。充分排氣是減少渦流的重要條件第二種理論第二種理論：1937年勃蘭特（Brandt）提出的 這種理論是用鋁合金壓入試驗(yàn)性的壓鑄型中，用不同厚度的內(nèi)澆口和不同厚度

27、的矩形型腔進(jìn)行了一系列試驗(yàn)得出的。它認(rèn)為金屬液壓入型腔后，即擴(kuò)散至型壁。然后，沿整個(gè)型腔截面向前流動(dòng)，直到整個(gè)型腔充滿為止。 這種觀點(diǎn)認(rèn)為金屬液填充是由后向前進(jìn)行的，流動(dòng)中不產(chǎn)生渦流，型腔中的空氣可以充分排除。 圖3-3勃蘭特充填理論第三種理論：第三種理論：巴頓（Bafton）1994年提出的 巴頓同意弗洛梅爾的理論，并認(rèn)為只有這樣才能解釋從大量廢品、未壓完整的及完好的鑄件中所觀察的現(xiàn)象。在此基礎(chǔ)上，1944年巴頓提出了他的理論， 認(rèn)為液體金屬充滿型腔的過(guò)程是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程，與很多因素有關(guān)，如金屬的物理性能，澆注溫度，模具溫度、壓力內(nèi)澆口厚度、壓室容積、橫澆道截面積與方位，鑄件體積，壓射速

28、度等等。它通過(guò)填充實(shí)驗(yàn)提出了填充三個(gè)階段理論： 第一階段：第一階段： 金屬液以接近內(nèi)澆口的形狀進(jìn)入型腔，射入型腔與型壁相撞后，就相反于內(nèi)澆口或沿著型壁表面展開(kāi)，在型腔的轉(zhuǎn)角處，由于金屬積聚而產(chǎn)生渦流。在正常均勻熱傳導(dǎo)下與型腔接觸部分形成一層凝固層，即為鑄件表層。 第二階段第二階段 隨后液體金屬進(jìn)入薄殼層內(nèi)的空間進(jìn)行充填，直至充滿。 第三階段第三階段 在型腔完全充滿的同時(shí)，壓力通過(guò)尚未凝固的中心部分作用在鑄件上。 該理論認(rèn)為：充填過(guò)程的三階段對(duì)鑄件質(zhì)量所起的作用是不同的，第一階段影響鑄件的表面質(zhì)量，第二階段影響鑄件的硬度，第三階段影響鑄件的強(qiáng)度。 目前有實(shí)驗(yàn)證明，進(jìn)入型腔中液體金屬的動(dòng)能，決定了

29、充填形態(tài)，如果內(nèi)澆口處的液體金屬的動(dòng)能大于型腔內(nèi)的阻力，則按弗洛梅爾理論充填，反之則按勃蘭特理論充填。 圖3-4 巴頓充填理論3.43.4 壓鑄工藝參數(shù)壓鑄工藝參數(shù) 壓鑄生產(chǎn)中，壓鑄機(jī)、壓鑄合金和壓鑄型是三大要素，壓鑄工藝則是將三大要素組合并加以運(yùn)用的過(guò)程。必須采用合理的壓鑄工藝，以保證能高效生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)壓鑄件。 1 1 壓射比壓和充填速度的選擇壓射比壓和充填速度的選擇 1.11.1選擇壓射比壓及充填速度應(yīng)考慮的因素：選擇壓射比壓及充填速度應(yīng)考慮的因素： 1) 1) 鑄件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)鑄件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) （壁厚及復(fù)雜程度）（壁厚及復(fù)雜程度） 2) 2) 壓鑄合金的種類及性能（如流動(dòng)性能及密度）壓鑄合金的種

30、類及性能（如流動(dòng)性能及密度） 3) 3) 澆注系統(tǒng)的阻力大小澆注系統(tǒng)的阻力大小 4) 4) 排氣是否順利排氣是否順利 5) 5) 合金的壓鑄溫度和壓型的工作溫度合金的壓鑄溫度和壓型的工作溫度 3.4 .1 壓鑄壓力和壓鑄速度 鑄件結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 比壓（）合金種類 鑄件壁厚 3mm鑄件壁厚 3mm結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)復(fù)雜結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)復(fù)雜鋅合金30405060鋁合金25354560鋁鎂合金30405065鎂合金30405080銅合金50708090 常用壓鑄合金壓射比壓常用壓鑄合金壓射比壓 經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù) 鑄件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)充填速度（）合金種類簡(jiǎn)單壁厚鑄 件一般鑄件復(fù)雜壁薄鑄 件鋅、銅合金10-151515-20鎂

31、合金20-2525-3535-40鋁合金10-1515-2025-30 常用壓鑄合金的充填速度3.4.2 壓鑄溫度規(guī)范 壓鑄的過(guò)程中溫度規(guī)范對(duì)于充填成型，凝固過(guò)程以及壓鑄型壽命和穩(wěn)定生產(chǎn)等方面都有很大的影響。 3.4.2.1 澆注溫度 澆注溫度過(guò)高，合金收縮大，鑄件容易產(chǎn)生裂紋，晶粒粗大，粘型。 澆注溫度過(guò)低，易產(chǎn)生冷隔、表面流紋及澆不足等缺陷。 澆注溫度的選擇： 澆注溫度是指壓室進(jìn)入型腔時(shí)液體金屬的平均溫度，由 于對(duì)壓室內(nèi)液體金屬溫度測(cè)量不方便，一般用保溫爐內(nèi)的溫度表示澆注溫度過(guò)高澆注溫度過(guò)高：合金收縮大，鑄件易產(chǎn)生裂紋，粘型澆注溫度過(guò)低澆注溫度過(guò)低：易產(chǎn)生冷隔，表面流紋和澆不足選擇原則：選

32、擇原則：在保證輪廓清晰，表面光潔的條件下，盡量降低澆注溫度。甚至可以粥狀壓鑄。（但對(duì)含Si量高的鋁件，不宜采用粥狀壓鑄，否則硅將大量析出，以游離態(tài)存在于鑄件中，使工作性能變壞） 各種合金澆注溫度的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表3-4 各種合金澆注溫度的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù) 鑄件結(jié)構(gòu)合金 特點(diǎn)種類i 鑄件壁厚 3mm鑄件壁厚 3mm結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)復(fù)雜結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)復(fù)雜鋅合金420-440430-450410-430420-440鋁合金含硅610-650520-650640-680640-700640-720660-700590-630600-640620-660610-650620-650640-680含銅含鎂鎂合金640-68

33、0660-700620-660640-680銅合金普通黃銅870-920900-940900-950900-940850-900930-970870-920900-940硅黃銅3.4.2.2 壓鑄型的溫度 預(yù)熱的作用：1. 避免高溫液體金屬對(duì)冷壓鑄型的“熱沖擊”，延長(zhǎng)壓鑄型的使用壽命。2.避免液體金屬“激冷”造成澆不足、冷隔、“冰凍”等缺陷。 預(yù)熱的方法：煤氣噴燈、電熱器、感應(yīng)加熱。（1）壓型的預(yù)熱）壓型的預(yù)熱： 壓型使用前要預(yù)熱到一定的溫度，預(yù)熱的作用有 兩方面： 1）避免高溫液體金屬對(duì)冷壓鑄型的熱沖擊，延長(zhǎng) 壓型的壽命。 2）避免液體金屬激冷，造成澆不足、冷隔等（2）預(yù)熱方式： 1）煤氣噴

34、燒 2）噴燈 3）電熱器 4）感應(yīng)加熱（3）連續(xù)生產(chǎn)中壓型的工作溫度a）控制壓型溫度的必要性 連續(xù)生產(chǎn)中壓型溫度往往會(huì)升高，尤其是壓鑄高熔點(diǎn)合金， 壓型溫度上升很快。壓型溫度過(guò)高：粘型、鑄件冷卻慢、晶 粒粗大，對(duì)鑄件性能影響。因此，鑄件溫度過(guò)高應(yīng)采取冷卻 措施。b)壓鑄型一般工作溫度 t型 = 1/3 t澆 t t型 鑄型工作溫度 t澆 金屬澆注溫度 t 控制公差，一般取25 C）常用措施：1）吹壓縮空氣 2）其它冷卻液如圖44（東工 P128 圖450）合金 鑄件結(jié)構(gòu) 特點(diǎn)溫度（） 鑄件壁厚 3mm鑄件壁厚 3mm結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)復(fù)雜結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)復(fù)雜鋅合金預(yù)熱溫度130-180 150-2001

35、10-140120-150工作溫度180-200 190-220140-170 150-200鋁合金預(yù)熱溫度150-180 200-230120-150 150-180工作溫度180-240 250-280150-180 180-200鋁鎂、合金預(yù)熱溫度170-190 220-240150-170 170-190工作溫度200-220 260-280180-200 200-240鎂合金預(yù)熱溫度150-180 200-230120-150 150-180工作溫度180-240 250-280150-180 180-200銅合金預(yù)熱溫度200-230 230-250170-200 200-230工

36、作溫度300-325 325-350250-300 300-350 不同壓鑄合金壓型工作溫度參考值3.4.2.3 3.4.2.3 充填、持充填、持壓和開(kāi)型時(shí)間壓和開(kāi)型時(shí)間1 1 . 充填時(shí)間：液體金屬開(kāi)始進(jìn)入型腔起至充滿 型腔止所需的時(shí)間為充填時(shí)間。 充填時(shí)間的長(zhǎng)短，取決于 鑄件體積的大小 鑄件形狀的復(fù) 雜程度。 內(nèi)澆口截面積大小 大而簡(jiǎn)單的鑄件充填時(shí)間長(zhǎng)些；薄而復(fù)雜的鑄件充填時(shí)間短些 圖37 臥式壓鑄機(jī)鑄過(guò)程示意圖 a）合型 b）壓鑄 c）開(kāi)型 1-壓射沖頭 2-壓室 3-液態(tài)金屬 4-定型 5-動(dòng)型 6-型腔 7-澆道 8-余料2. 2. 持壓時(shí)間: 從液態(tài)金屬充滿型腔到內(nèi)澆口完全凝固時(shí)，

37、壓射沖頭作用在液體金屬上的持續(xù)時(shí)間。 持壓時(shí)間的作用：使壓力傳遞給未凝固的金屬，保證壓力下結(jié)晶，以獲得致密的組織。 持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短取決于鑄件的材質(zhì)和壁厚 熔點(diǎn)高、結(jié)晶范圍大的壁厚鑄件持壓 時(shí)間長(zhǎng)些；熔點(diǎn)低、結(jié)晶范圍小的薄壁鑄件持壓 時(shí)間短些持壓時(shí)間不足易造成疏松、鑄件 內(nèi)形成孔洞； 持壓時(shí)間過(guò)長(zhǎng)立式壓鑄機(jī)切料 困難 圖38 臥式壓鑄機(jī)鑄過(guò)程示意圖 a）合型 b）壓鑄 c）開(kāi)型 1-壓射沖頭 2-壓室 3-液態(tài)金屬 4-定型 5-動(dòng)型 6-型腔 7-澆道 8-余料3. 開(kāi)型時(shí)間鑄件在型中停留時(shí)間 從持壓終了至開(kāi)型取出鑄件所需要的時(shí)間稱為開(kāi)型時(shí)間或鑄件在型中停留時(shí)間。 停留時(shí)間太短鑄件出型溫度過(guò)高，強(qiáng)度低，型內(nèi)頂出鑄件可能發(fā)生變形，氣體膨脹使表面出現(xiàn)氣泡； 停留時(shí)間太長(zhǎng)出型溫度低，收縮大，抽芯及頂出鑄件的阻力增大，對(duì)熱脆性鑄件會(huì)發(fā)生開(kāi)裂 圖39 臥式壓鑄機(jī)鑄過(guò)程示意圖 a）合型 b）壓鑄 c）開(kāi)型 1-壓射沖頭 2-壓室 3-液