壓鑄工藝教程

1、前言前言l壓鑄工藝是將壓鑄機(jī)壓鑄機(jī)、壓鑄模壓鑄模、和壓鑄合金壓鑄合金三大要素有機(jī)的組合而加 以綜合運用的過程。l壓鑄時金屬按填充型腔的過程，是將壓力壓力、速度速度、溫度溫度以及時間時間等工藝因素得到動態(tài)平衡的過程。l這些工藝因素既相互制約相互制約，且相輔相成相輔相成，只有正確選擇和調(diào)整這些因素，使之協(xié)調(diào)一致，才能獲得預(yù)期的結(jié)果。l壓鑄過程中，不僅重視鑄件結(jié)構(gòu)的工藝性，鑄型的先進(jìn)性，壓鑄機(jī)性能和結(jié)構(gòu)優(yōu)良性，壓鑄合金選用的適應(yīng)性和熔煉工藝的規(guī)范性。更應(yīng)重視壓力、速度、和時間等工藝參數(shù)對鑄件質(zhì)量的重要作用。壓力速度溫度時間充滿度涂料壓鑄工藝壓鑄機(jī)壓鑄模壓鑄合金第一節(jié)第一節(jié) 壓力壓力l壓力的存在是壓鑄

2、工藝區(qū)別于其他鑄造方法的主要特點。壓力是使鑄件獲得組織致密組織致密和輪廓清輪廓清晰晰的因素。l壓力的表示形式有壓射力壓射力和比壓比壓兩種。壓射力的產(chǎn)生壓射力的產(chǎn)生l壓射力是壓鑄機(jī)壓射機(jī)構(gòu)中推動壓射活塞運動的力。壓射力是反映壓鑄機(jī)功能的一個主要參數(shù)。l壓射力的大小是由壓射缸的截面積截面積和工作液的工作液的壓力壓力所決定。壓射力的公式如下：lF壓=P液XA缸比壓的產(chǎn)生比壓的產(chǎn)生l壓室內(nèi)熔融金屬在單位面積上所受的壓力稱為比壓。比壓是壓射力壓射力與壓室截面積的比值其計算公式如下：lP比=P射/A室l比壓是熔融金屬在填充過程中各階段實際得到的作用力的大小的表示方法，反映了熔融金屬在填充的各個階段以及金屬

3、流經(jīng)各個不同截面積時的力的概念。 比壓的分類比壓的分類 l將填充時的比壓稱為填充比壓填充比壓又稱壓射比壓。 l增壓階段的比壓稱為增壓比壓增壓比壓這兩個比壓的大小同樣都是根據(jù)壓射力來確定的。比壓的作用比壓的作用l填充比壓填充比壓是克服澆注系統(tǒng)和型腔中的流動阻力，特別是內(nèi)澆口處的阻力，使金屬液流保證達(dá)到需要的內(nèi)澆口速度內(nèi)澆口速度。 l增壓比壓則是決定了正在凝固的金屬正在凝固的金屬所受到的壓力以及這時所形成的脹型力脹型力的大小。比壓的影響比壓的影響l比壓對鑄件機(jī)械性能的影響 ：比壓增大，結(jié)晶細(xì)，細(xì)晶層增厚，由于填充特性改善，表面質(zhì)量提高，氣孔影響減輕，從而抗拉強(qiáng)度提高。l對填充條件的影響：合金熔液在

4、高比壓下填充型腔，合金溫度升高，流動性改善，有利于鑄件質(zhì)量的提高。壓力增大，金屬液溫度升高影響壓力的因素影響壓力的因素 壓鑄合金特性，如流動性等，流動性好，有效流動性好，有效比壓越大比壓越大 合金澆注溫度和模具溫度，溫度過低，壓力溫度過低，壓力損耗增大損耗增大 鑄件結(jié)構(gòu)和澆注系統(tǒng)設(shè)計，填充阻力越大，填充阻力越大，壓力有效率越低壓力有效率越低比壓的選擇比壓的選擇l根據(jù)鑄件的強(qiáng)度強(qiáng)度要求 ： 將鑄件分為有強(qiáng)度要求強(qiáng)度要求和一般要求一般要求兩類，對于有強(qiáng)度要求的零件，應(yīng)該具有良好的致密度良好的致密度。應(yīng)采用高的增壓比采用高的增壓比壓壓。在其它條件相同的條件下，比壓提高鑄件密度提高，強(qiáng)度大大提高根據(jù)鑄

5、件的壁厚壁厚要求 在一般的情況下，壓鑄薄壁鑄件壓鑄薄壁鑄件時，型腔中的流動阻力較大，內(nèi)澆口也采用較薄的厚度，因此具有大的阻力，故要有較大的填充比壓，才能保證達(dá)到需要的內(nèi)澆口速度 對于厚壁鑄件厚壁鑄件，一方面選定的內(nèi)澆口速度較低，并且金屬的凝固時間較長，可以采用較小的填充比壓；另一方面，為了使鑄件具有一定的致密度，還需要有足夠的增壓比壓才能滿足要求。 增壓比壓的選擇增壓比壓的選擇l當(dāng)型腔中的排氣條件良好，內(nèi)澆口厚度與鑄件壁厚比值恰當(dāng)?shù)那闆r下，可選用低的增壓比壓。而排氣條件愈差，內(nèi)澆口厚度與鑄件壁厚比值小時，則增壓比壓應(yīng)高。零件類型承受輕負(fù)荷的零件承受較大負(fù)荷的零件有氣密性要求、壁薄件需要進(jìn)行電鍍

6、的零件鋁合金鋅合金 黃銅300-400130-200300-400400-800200-300400-600800-1200250-400800-1000200-250二快壓力的調(diào)節(jié)二快壓力的調(diào)節(jié)增壓壓力的調(diào)節(jié)增壓壓力的調(diào)節(jié)第二節(jié)第二節(jié) 壓射速度壓射速度壓鑄過程中，壓射速度受壓力的直接影響，又與壓力共同對鑄件內(nèi)部質(zhì)量，表面要求和輪廓清晰程度起著重要的作用。壓力是速度的基礎(chǔ)壓力是速度的基礎(chǔ)壓射速度的分類壓射速度的分類速度的表示形式分為沖頭速度和內(nèi)澆口速度兩種。 一、壓射速度一、壓射速度l壓室內(nèi)的壓射沖頭推動熔融金屬移動時的速度稱為壓射速度（又稱沖頭速度）。l 壓射速度的分類壓射速度的分類l壓射速

7、度又分為兩級，一級壓射速度亦稱慢壓射速度，這級速度是指沖頭起始動作直至沖頭將室內(nèi)的金屬液送入內(nèi)澆口之前的運動速度，在這一階段中要求將壓室中的金屬液充滿壓室，在既不過多地降低合金液溫度又有利于排除壓室中的氣體的原則下。l二級壓射速度又稱快壓射速度，這個速度由壓鑄機(jī)的特性所決定，壓鑄機(jī)所給定的最高壓射速度一般在4-5米/秒范圍內(nèi) 。 快壓射速度的作用和影響快壓射速度的作用和影響 l快壓射對機(jī)械性能的影響 提高壓射速度，動能轉(zhuǎn)化為熱能，提高了合金熔液的流動性，有利于消除流痕，冷隔等缺陷，提高了機(jī)械性能和表面質(zhì)量，但速度過快時，合金熔液呈霧狀和氣體混合，產(chǎn)生嚴(yán)重裹包氣，機(jī)械性能下降?？估瓘?qiáng)度壓射錘頭速

8、度鋁合金l壓射速度對填充特性的影響 壓射速度的提高，使合金熔液在填充型腔時的溫度上升。流程增長，有利于改善填充條件，可壓鑄出質(zhì)量優(yōu)良的復(fù)雜的薄壁鑄件。但壓射速度過高時，填充條件惡化，在厚壁鑄件中尤為顯著。1、 快壓射速度的選擇和考慮的因素快壓射速度的選擇和考慮的因素 壓鑄合金的特性：熔化潛熱和合金的比熱和導(dǎo)熱性，凝固溫度范圍。 模具溫度高時，壓射速度可適當(dāng)降低，在考慮到模具熱傳導(dǎo)狀況，模具設(shè)計結(jié)構(gòu)和制造質(zhì)量，以及提高模具壽命，亦可適當(dāng)限制壓射速度。 鑄件質(zhì)量要求：表面質(zhì)量要求高和薄壁復(fù)雜件，采用較高的壓射速度。 一快、二快位置的調(diào)的調(diào)節(jié)一快、二快位置的調(diào)的調(diào)節(jié)快速壓射起點位置選擇快速壓射起點位

9、置選擇二 快 壓 射 起 點 過 早液 流 混 亂 包 氣 嚴(yán) 重二快壓射起點太遲低速壓射影響充填二快壓射起點太遲低速壓射影響充填二 快 壓 射 起 點 過 遲液 流 阻 力 增 大二快壓射正確，慢壓射將壓室內(nèi)空氣排二快壓射正確，慢壓射將壓室內(nèi)空氣排凈，使合金液至內(nèi)澆口處凈，使合金液至內(nèi)澆口處二快壓射起點正確壓射速度變換位置的調(diào)節(jié)壓射速度變換位置的調(diào)節(jié)回錘終止位置二快壓射一快壓射射錘終止慢壓射快壓射靜止射料時間到回錘開始在沒有選擇跟蹤及增壓的情況下回錘終止位置二快壓射一快壓射射錘終止慢壓射快壓射靜止射料時間到?jīng)]有選擇增壓但選擇跟蹤的情況開模時間到錘頭跟蹤射錘終止頂針回射錘回回錘終止位置二快壓射

10、一快壓射射錘終止慢壓射快壓射靜止射料時間到選擇增壓選擇跟蹤的情況開模時間到錘頭跟蹤射錘終止頂針回射錘回增壓回錘終止位置二快壓射一快壓射射錘終止慢壓射一快壓射靜止射料時間到 選擇增壓選擇跟蹤的情況慢壓射與一快配合減少合金熱量損耗適用于薄壁及充填行程較長的鑄件開模時間到錘頭跟蹤射錘終止頂針回射錘回增壓二快壓射內(nèi)澆口速度內(nèi)澆口速度 l熔融金屬進(jìn)入內(nèi)澆口導(dǎo)入型腔時的線速度，稱為內(nèi)澆口速度l通常采用的內(nèi)澆口速度范圍為15-70米/秒。 內(nèi)澆口速度對鑄件的影響內(nèi)澆口速度對鑄件的影響l內(nèi)澆口速度高低與鑄件機(jī)械性能的影響極大，內(nèi)內(nèi)澆口速度太低，鑄件強(qiáng)度下降；速度提高，強(qiáng)澆口速度太低，鑄件強(qiáng)度下降；速度提高，強(qiáng)

11、度上升；速度過高，強(qiáng)度又下降度上升；速度過高，強(qiáng)度又下降 沖頭速度與內(nèi)澆口速度的關(guān)系沖頭速度與內(nèi)澆口速度的關(guān)系l根據(jù)連續(xù)性原理，在同一時間內(nèi)金屬流以速度V1流過壓室截面積為F1的合金液體積，應(yīng)等于以速度V2流過內(nèi)澆口截面積為F2的合金液體積。lF1室V1射=F2內(nèi)V2內(nèi)l 因此，壓射錘頭的壓射速度越高壓射速度越高，則金屬流金屬流經(jīng)內(nèi)澆口的速度越高經(jīng)內(nèi)澆口的速度越高。速度的選擇速度的選擇l抗拉強(qiáng)度和致密性提出了高的要求，則不應(yīng)選用過大的內(nèi)澆口速度（V內(nèi)）這樣由于紊流所造成的渦流，這個渦流將空氣和由涂料揮發(fā)的氣體，隨著渦流卷入，壓鑄件組織內(nèi)部呈多孔性，機(jī)械性能明顯變壞。l壓鑄件結(jié)構(gòu)是復(fù)雜的薄壁零件

12、，并對其表面質(zhì)量提出了較高的要求，應(yīng)選用較高的壓射速度（V射）和內(nèi)澆口速度（V內(nèi)），完全是必要的。 二快壓射速度的調(diào)節(jié)二快壓射速度的調(diào)節(jié)增壓速度的調(diào)節(jié)增壓速度的調(diào)節(jié)慢壓射及回錘速度的調(diào)節(jié)慢壓射及回錘速度的調(diào)節(jié)增壓起點對壓鑄件質(zhì)量的影響增壓起點對壓鑄件質(zhì)量的影響l在型腔尚未填充或填充中途，增壓缸提前動作，待型腔填充完畢，增壓缸活塞動作也終止，故無法形成增壓后的高比壓，鑄件在較低壓力下結(jié)晶成形，嚴(yán)重影響質(zhì)量。l增壓轉(zhuǎn)換過遲、鑄件已凝固，增壓壓力雖建立，但不能起到作用。 正確的增壓轉(zhuǎn)換點，應(yīng)選取擇在型腔正確的增壓轉(zhuǎn)換點，應(yīng)選取擇在型腔基本填充滿前，立即進(jìn)行增壓，方能基本填充滿前，立即進(jìn)行增壓，方能獲

13、得預(yù)期效果。獲得預(yù)期效果。正確的增壓起點第三節(jié)第三節(jié) 溫度溫度l壓鑄過程中，溫度對填充過程的熱狀態(tài)，以及操作的效率等方面起著重要的作用。壓鑄中所指的溫度是指澆注溫度和模具溫度，溫度控制是獲得優(yōu)良鑄件的重要工業(yè)因素。 澆注溫度澆注溫度l熔融金屬的澆注溫度是指它自壓室進(jìn)入型腔時的平均溫度。由于對填充室內(nèi)的金屬液的溫度測量不方便，一般以保溫爐的溫度表示。 澆注溫度的作用和影響澆注溫度的作用和影響 l合金溫度對鑄件機(jī)械性能的影響。隨著合金溫度的提高。機(jī)械性能有所改善，但超過一定限度后，性能惡化，主要原因是：l氣體在合金中的溶解度，隨溫度的升高而增大，雖然溶解在合金中的氣體，但在壓鑄過程中難以析出，影響

14、機(jī)械性能 l含鐵量隨合金溫度升高而增加，使流動性降低，結(jié)晶粗大，性能惡化l鋁合金、鎂合金隨溫度升高氧化加劇，氧化夾雜物，使合金性能惡化。 影響澆注溫度的重要因素影響澆注溫度的重要因素 l合金的性質(zhì)：熔點、熱容量、凝固范圍等，對鎂合金熱容量小，澆注溫度可偏高一點，以有利于填充成形；凝固范圍寬的合金，可采用低溫低速高壓和較厚的內(nèi)澆口，對厚壁鑄件質(zhì)量可取得良好的效果。l零件結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度。l模具溫度較高時，可適當(dāng)降低澆注溫度。l比壓和壓射速度，均對合金溫度有直接影響，動能轉(zhuǎn)化為熱能，使合金溫度升高。l 合金澆注溫度的選擇合金澆注溫度的選擇l通常在保證“成形”和所要求表面質(zhì)量的前提下，盡可能采用低的溫

15、度，澆注溫度一般應(yīng)高于壓鑄合金的液相線溫度20-30。推薦壓鑄合金的澆注溫度 l鋅合金410-430、鋁合金610-680模具溫度模具溫度 l在壓鑄過程中，模具需要一定的溫度。模具的溫度是壓鑄工藝中又一重要的因素，它對提高生產(chǎn)效率和獲得優(yōu)質(zhì)鑄件有著重要的作用。 模具溫度的作用和影響模具溫度的作用和影響l在填充過程中，模溫對金屬液流溫度、粘度、流動性，填充時間，直充流態(tài)等均有較大影響，模溫過低時，模溫過低時，表層冷凝后又為高速液流破碎，產(chǎn)生表層缺陷，表層冷凝后又為高速液流破碎，產(chǎn)生表層缺陷，甚至于不能甚至于不能“成型成型”，模溫過高時，雖有利獲，模溫過高時，雖有利獲得光潔的鑄件表面，但易出現(xiàn)收縮

16、凹陷得光潔的鑄件表面，但易出現(xiàn)收縮凹陷l模溫對合金熔液冷卻速度、結(jié)晶狀態(tài)、收縮應(yīng)力均有明顯影響。模溫過低，收縮應(yīng)力增大，鑄件易產(chǎn)生模溫過低，收縮應(yīng)力增大，鑄件易產(chǎn)生裂紋。裂紋。l模溫對模具壽命影響甚大，激烈的溫度變化，形成復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)，頻繁的應(yīng)力交變導(dǎo)致早期龜裂。 l模溫對鑄件尺寸公差等級的影響，模溫穩(wěn)定，則鑄件尺寸收縮也相應(yīng)穩(wěn)定，尺寸公差等級也得以提高。 影響模溫的因素影響模溫的因素 合金澆注溫度、澆注量、熱容量和導(dǎo)熱性。l 澆注系統(tǒng)和溢流槽的設(shè)計，用以調(diào)整平衡狀態(tài)。l 壓鑄比壓和壓射速度。l 模具設(shè)計，模具體積大，熱容量大，模溫波動較小。模具材料導(dǎo)熱性愈好。溫度分布較均勻有利于改善平衡。

17、l 模具合理預(yù)熱，提高初溫，有利于改善熱平衡，提高模具壽命。l生產(chǎn)頻率越快，模溫升高，在一定范圍內(nèi)對鑄件和模具壽命都是有利的。l模具潤滑起到隔熱和散熱作用。 l要獲得質(zhì)量穩(wěn)定的優(yōu)質(zhì)鑄件，必須將模具溫度嚴(yán)格控制在最佳的工藝范圍內(nèi)，這就必順應(yīng)用模具冷卻加熱裝置，以保證模具在恒定溫度范圍內(nèi)工作。l鋅合金模溫控制在170-200、鋁合金模200-220 第四節(jié)第四節(jié) 時間時間l壓鑄工藝上的“時間”是填充時間，增壓建壓時間，持壓時間及留模時間，這些“時間”都是壓力、速度、溫度這三個因素，再加上熔融金屬的物理特性，鑄件結(jié)構(gòu)（特別是壁厚），模具結(jié)構(gòu)（尤其是澆注系統(tǒng)和溢流系統(tǒng)）等各方面的綜合結(jié)果 填充時間填充

18、時間l 熔融金屬在壓力下開始進(jìn)入型腔直到充滿的過程所需的時間稱為填充時間。 l鍍鋅件填充時間為0.02S、噴油件填充時間為0.04S。填充時間的選擇填充時間的選擇l 合金澆注溫度高時，填充時間可選長些l 模具溫度高時，填充時間可長些l 鑄件厚壁部分離內(nèi)澆口遠(yuǎn)時，填充時間可選長些l 熔化潛熱和比熱高的合金，填充時間可選長些增壓建壓時間增壓建壓時間l增壓建壓時間是指熔融金屬在充型過程中的增壓階段，從充滿型腔的瞬時開始，直至增壓壓力達(dá)到預(yù)定值所建立起來的時間，也即從壓射比壓上升到增壓比壓建立起來所需的時間 增壓建壓時間的選擇原則增壓建壓時間的選擇原則l增壓建壓時間的長短,取決型腔中合金液的凝固時間,

19、凝固時間稍長的合金,則增壓建壓時間也可稍長,但應(yīng)稍短于型腔及內(nèi)澆口中合金的凝固時間才是合理的.因此,機(jī)器壓射系統(tǒng)和增壓裝置中,增壓建壓的時間的可調(diào)性是十分重要的,若增壓壓力的建壓稍遲,即時間較長,合金已經(jīng)凝固,壓力無法傳遞,失去增壓壓實的作用.持壓時間持壓時間 l熔融金屬充滿型腔后，使熔融金屬在增壓比壓作用下凝固的這段時間，稱為持壓時間。持壓時間的作用持壓時間的作用l持壓時間的作用是使壓射沖頭將壓力通過還未凝固的余料、及澆口部分未凝固的金屬傳遞至型腔，使正在凝固的金屬在壓力下結(jié)晶，從而獲得致密的鑄件。 持壓時間的選擇持壓時間的選擇l壓鑄合金的特性：壓鑄合金結(jié)晶范圍大，持壓時間應(yīng)選得長些。 l鑄件壁厚：平均厚度大，持壓時間可選長些。 l澆注系