壓鑄工藝技術(shù)培訓(xùn)

1、壓鑄工藝技術(shù)培訓(xùn)拓普制動系統(tǒng)有限公司 壓鑄概述v一. 概述 v壓力鑄造是近代金屬加工工藝中發(fā)展較快的一種少無切削的特種鑄造方法。它是將熔融金屬在高壓高速下充填鑄型，并在高壓下結(jié)晶凝固形成鑄件的過程。高壓高速是壓力鑄造的主要特征。常用的壓力為數(shù)十兆帕，填充速度（內(nèi)澆口速度）約為1680米/秒，金屬液填充模具型腔的時間極短，約為0.010.2秒。由于用這種方法生產(chǎn)產(chǎn)品具有生產(chǎn)效率高，工序簡單，鑄件公差等級較高，表面粗糙度好，機(jī)械強(qiáng)度大，可以省去大量的機(jī)械加工工序和設(shè)備，節(jié)約原材料等優(yōu)點，所以現(xiàn)已成為我國鑄造業(yè)中的一個重要組成部分。 壓鑄基本原理壓鑄材料牌 號SiFeCuMnMgNiZnTinTi其

2、他雜質(zhì)總和A3807.5-9.50.8max3.0-4.00.5max0.1max0.5max3.0max0.35 max/0.5 max3839.5-11.50.8max2.0-3.00.5max0.1max0.3max3.0max0.15 max/0.5 maxADC107.5-9.508max2.0-4.00.5max0.3max0.5max1.0max0.2max余量ADC129.6-12.008max1.5-3.50.5max0.3max0.5max1.0max0.2max余量壓鑄所用材料多為有色合金,如鋁合金、鋅合金、鎂合金、銅合金，因我公司都是鋁合金，所以介紹壓鑄鋁合金的材料。壓

3、鑄鋁合金各元素的組成和影響1. 硅（Si） 硅是大多數(shù)壓鑄鋁合金的主要元素。它能改善合金的鑄造性能。硅與鋁能組成固溶體。2. 銅（Cu） 銅和鋁組成固溶體，當(dāng)溫度在548時，銅在鋁中的溶解度應(yīng)為5.65，室溫時降至0.1左右，增加含銅量，能提高合金的流動性，抗拉強(qiáng)度和硬度，但降低了耐蝕性和塑性，熱裂傾向增大。 3. 鎂（Mg） 在高硅鋁合金中加入少量（約0.20.3）的鎂，可提高強(qiáng)度和屈服極限，提高了合金的切削加工性。 含鎂8的鋁合金具有優(yōu)良的耐蝕性，但其鑄造性能差，在高溫下的強(qiáng)度和塑性都低，冷卻時收縮大，故易產(chǎn)生熱裂和形成疏松。 4. 鋅（Zn） 鋅在鋁合金中能提高流動性，增加熱脆性，降低耐

4、蝕性，故應(yīng)控制鋅的含量在規(guī)定范圍中。5. 鐵（Fe） 在所有鋁合金中都含有害雜質(zhì)。6.錳（Mn） 錳在鋁合金中能減少鐵的有害影響，能使鋁合金中由鐵形成的片狀或針狀組織變?yōu)榧?xì)密的晶體組織，故一般鋁合金允許有0.5以下的錳存在。含錳量過高時，會引起偏析。 7. 鎳（Ni） 鎳在鋁合金中能提高合金的強(qiáng)度和硬度，降低耐蝕性。鎳與鐵的作用一樣，能減少合金對模具的熔蝕，同時又能中和鐵的有害影響，提高合金的焊接性能。當(dāng)鎳含量在11.5時，鑄件經(jīng)拋光能獲得光潔的表面。由于鎳的來源缺乏，應(yīng)盡量少采用含鎳的鋁合金。 8. 鈦（Ti） 鋁合金中加入微量的鈦，能顯著細(xì)化鋁合金的晶粒組織，提高合金的機(jī)械性能 壓鑄過程主

5、要工藝參數(shù)壓鑄過程主要工藝參數(shù)工藝參數(shù)工藝參數(shù):生產(chǎn)中的過程工藝參數(shù)對產(chǎn)品質(zhì)量和過程的穩(wěn)定起到很關(guān)鍵的作用，主要的參數(shù)有壓射力、壓射速度、快壓射行程、溫度以及保壓時間和留模時間 壓鑄過程主要工藝參數(shù)壓鑄過程主要工藝參數(shù)壓射力壓射力:壓射力是壓鑄機(jī)壓射機(jī)構(gòu)中推動壓射活塞運(yùn)動的力 ，壓射力大，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，但延伸率有所降低。 壓射速度壓射速度：壓室內(nèi)的壓射沖頭推動金屬移動時的速度稱為壓射速度 ，而壓射速度分為兩級，級壓射速度亦稱為慢壓射速度，這級速度是指沖頭起始動作直至沖頭將室內(nèi)的金屬送入內(nèi)澆口之前的運(yùn)動速度，在這一階段中要求將

6、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，該階段速度應(yīng)盡量低，一般為0.2-0.3米/秒。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。 壓鑄過程主要工藝參數(shù)壓鑄過程主要工藝參數(shù)快壓射行程快壓射行程：指快壓射開始到結(jié)束中間的距離，對產(chǎn)品質(zhì)量的影響最為關(guān)鍵，行程太大則卷氣嚴(yán)重，太小則可能充填不良溫度溫度：溫度包括金屬液溫度和模具溫度，溫度控制是獲得優(yōu)良鑄件的重要因素。 一般鋁合金壓鑄鋁液的溫度要求為620-680，模具的溫度為180-250保壓時間保壓時間：指壓射結(jié)束后，作用在模具型腔上的壓力維持在恒定值的時間，根據(jù)鑄件內(nèi)澆口和鑄件壁厚的不同，

7、一般為2-5秒留模時間留模時間：留模時間是壓鑄過程中，從持壓終了至開模頂出鑄件的這段時間。足夠的留模時間，是使鑄件在模具內(nèi)得到充分凝固和適度的冷卻使之具有一定的強(qiáng)度，在開模和頂出時，鑄件不致產(chǎn)生變形或拉裂。 留模時間的選擇，通常以頂出鑄件不變形、不開裂的最短時間為宜。一般鋁合金根據(jù)壁厚的不同在5-12秒之間。 壓鑄件設(shè)計壓鑄件設(shè)計 為從根本上防止不良品的發(fā)生，并以低成本大批量生產(chǎn)壓鑄件，必須使壓鑄件的設(shè)計適合于壓鑄生產(chǎn)，良好的壓鑄件設(shè)計可以保證模具的壽命和生產(chǎn)的可靠性以及良好的良品率，下面從壓鑄件的結(jié)構(gòu)和工藝方面講解一下設(shè)計的原則和要求。一、設(shè)計時避免內(nèi)側(cè)凹和盡量減少側(cè)抽芯數(shù)量 壓鑄件設(shè)計壓鑄

8、件設(shè)計二、壓鑄件壁厚的設(shè)計 壓鑄件的壁厚一般為2-5毫米，一般認(rèn)為7毫米以上的壁厚是不好的，因為其強(qiáng)度隨壁厚的增加而下降。另外壁厚的設(shè)計應(yīng)遵循盡量等壁厚的原則，主要防止局部熱節(jié)和不同厚度產(chǎn)生的收縮應(yīng)力有大的差異而引起內(nèi)部氣孔和變形、裂紋等缺陷。 壓鑄件設(shè)計壓鑄件設(shè)計三、壓鑄件的截面設(shè)計 下圖為壓鑄件典型的截面形狀 下圖為的截面形狀左三個是厚壁的截面形狀，右面三個是壁減薄了的形狀，但需要側(cè)抽芯才能成型，增加了模具成本，同時還可能產(chǎn)生變形，所以不是理想的截面形狀 壓鑄件設(shè)計壓鑄件設(shè)計四、壓鑄件的加強(qiáng)筋設(shè)計 加強(qiáng)筋的作用是壁厚減薄后提高零件的強(qiáng)度和剛性，減少鑄件的收縮或頂出變形，有的筋還起到液流的導(dǎo)

9、向作用，一般筋的厚度小于所連接的壁厚厚度，一般為壁厚的2/3-3/4，筋的布置原則一是要盡量對稱，二是盡量避免筋與筋之間對同一部位的加固和交叉，盡量避免筋的數(shù)量過于密集，三是筋的布置方案考慮避免零件包定模的情況，四是考慮設(shè)置防零件變形的筋 壓鑄件設(shè)計壓鑄件設(shè)計五、壓鑄件的圓角設(shè)計 鑄件除有特殊配合要求的地方，盡量所有的部位都設(shè)計圓角，圓角的作用是避免應(yīng)力集中而開裂，同時延長模具壽命，另外當(dāng)零件有表面處理要求時，圓角處可獲得均勻涂層 壓鑄件設(shè)計壓鑄件設(shè)計六、壓鑄件的拔模斜度設(shè)計 拔模斜度的作用是使產(chǎn)品順利脫模，減少零件的包緊力和避免零件拉傷，下表中列出的是可壓鑄零件的最小斜度，允許的情況下盡量取

10、大的斜度，一般范圍為單邊1-3度 壓鑄件設(shè)計壓鑄件設(shè)計七、壓鑄件的工藝頂出位置的設(shè)計 壓鑄過程中開模后產(chǎn)品包在動模上，必須靠模具的頂針頂出，所以產(chǎn)品要有足夠的位置放置頂針，壓鑄產(chǎn)品的頂針直徑一般都是5毫米以上，5毫米以下的生產(chǎn)中經(jīng)常折斷，所以不建議采用，設(shè)計壓鑄產(chǎn)品時要事先考慮有否足夠的頂出空間和位置，盡量避免采用異形頂針而采用圓形頂針，同時注意頂針的位置要與型壁之間保留足夠距離，一般大于3毫米 壓鑄件設(shè)計壓鑄件設(shè)計八、壓鑄件的減少后續(xù)加工設(shè)計 壓鑄件能達(dá)到較高的尺寸精度，故多數(shù)表面和部件不需要機(jī)械加工，可直接裝配使用，同時因以下兩個原因也不支持機(jī)械加工，一是鑄件的表皮堅硬耐磨，加工后會失去這

11、個冷硬層，二是壓鑄件內(nèi)部通常會有氣孔的存在，分散細(xì)小的氣孔是不影響使用的，加工后反而暴漏了氣孔影響外觀和使用功能，即使有特殊的要求需要機(jī)械加工也應(yīng)合理控制加工余量，減少加工時間和暴漏氣孔的機(jī)會，一般加工余量都控制在0.8以下，為了盡量減少機(jī)械加工，一就要求合理制訂圖紙的公差，能保證零件的安裝即可，不適當(dāng)?shù)墓罘秶蜁黾雍罄m(xù)的機(jī)械加工，二是合理設(shè)計減少零件的收縮變形，三是有角度的安裝孔可以考慮對接異形孔C橢圓中心詳見局部視圖橢圓 2 (長軸 22mm,短軸 21.4mm)橢圓 1 (長軸 15.6 mm,短軸 14.6mm) 壓鑄件設(shè)計壓鑄件設(shè)計九、壓鑄件設(shè)計中的嵌入嵌件設(shè)計 壓鑄件中能鑄入金

12、屬或非金屬嵌件，主要為了提高局部的強(qiáng)度耐磨性或形成難以成型的內(nèi)腔，嵌件埋入金屬的部分要設(shè)計防轉(zhuǎn)和防止軸向移動的形狀同時要考慮嵌件放入模具的方便性和承受金屬液沖擊的穩(wěn)定性 壓鑄件常見缺陷壓鑄件常見缺陷 缺陷類型圖片特征產(chǎn)生原因 排除措施流痕 鑄件表面上呈現(xiàn)與金屬液流動方向相一致的，用手感覺得出的局部下陷光滑紋路。兩股金屬流不同步充滿型腔而留下的痕跡. 模具溫度低，如鋅合金模溫低于150，鋁合金模溫低于 180，都易產(chǎn)生這類缺陷. 填充速度太高. 涂料用量過多.調(diào)整內(nèi)澆口截面積或位置。 調(diào)整模具溫度，增大溢流槽。 適當(dāng)調(diào)整填充速度以改變金屬液填充型腔的流態(tài)。 涂料適用薄而噴勻。冷隔 溫度較低的金屬

13、流互相對接但未熔合而出現(xiàn)的縫隙。呈現(xiàn)不規(guī)則的線形，有穿透的和不穿透的兩種，在外力作用下有發(fā)展趨勢。金屬液澆注溫度低或模具溫度低. 合金成分不符合標(biāo)準(zhǔn)，流動性差. 金屬液分股填充，融合不良. 澆口不合理，流程太長. 填充速度低或排氣不良. 比壓偏低.適當(dāng)提高澆注溫度和模具溫度。 改變合金成分，提高流動性。 改進(jìn)澆注系統(tǒng)，改善填充條件。 改善排溢條件，加大溢流量。 提高壓射速度，改善排氣條件。 提高比壓。拉傷、 粘模傷痕 順著脫模方向，由于金屬粘附，模具制造斜度太小而造成鑄件表面的拉傷痕跡，嚴(yán)重時稱為拉傷面。型芯、型壁的鑄造斜度大小或出現(xiàn)倒斜度。 型芯、型壁有壓傷痕。 合金粘附模具。 鑄件頂出偏斜

14、或型芯軸線偏斜。 型壁表面粗糙。 涂料常噴涂不到。 鋁合金中含鐵量低于0.6。修正模具，保證制造斜度。 打光壓痕。 合理設(shè)計澆注系統(tǒng)避免金屬流對沖型芯型壁，適當(dāng)降低填充速度。 修正模具結(jié)構(gòu)。 打光表面。 涂料用量薄而均勻，不能漏噴涂料 適當(dāng)增加含鐵量至適當(dāng)增加含鐵量至0.60.8。 壓鑄件常見缺陷壓鑄件常見缺陷 凹陷 縮凹 縮陷 鑄件平滑表面上出現(xiàn)凹癟的部分，其表面呈自然冷卻狀態(tài)。鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，有局部厚實部位，產(chǎn)生熱節(jié)。 合金收縮率大。 內(nèi)澆口截面積太小。 比壓低。 模具溫度太高 改善鑄件結(jié)構(gòu)，使壁厚稍為均勻，厚薄相差較大的連接處應(yīng)逐步緩和過渡，消除熱節(jié)。 選擇收縮率小的合金。 正確設(shè)置

15、澆注系統(tǒng)，適當(dāng)加大內(nèi)澆口的截面積。 增大壓射力。 適當(dāng)調(diào)整模具熱平衡條件，采用溫控裝置以及冷卻等。氣泡 鼓泡 鑄件表皮下，聚集氣體鼓脹所形成的泡。模具溫度太高。 填充速度太高，金屬液流卷入氣體過多。 涂料發(fā)氣量大，用量過多，澆注前未燃盡，使揮發(fā)氣體被包在鑄件表層 排氣不暢。 開模過早。 合金熔煉溫度過高。冷卻模具至工作溫度。 降低壓射速度，避免渦流包氣。 選用發(fā)氣量小的涂料，用量薄而均勻，燃盡后合模。 清理和增設(shè)溢流槽和排氣道。 調(diào)整留模時間。 修整熔煉工藝。氣孔 卷入壓鑄件內(nèi)部的氣體所形成的形狀較為規(guī)則，表面較為光滑的空洞。主要是包卷氣體引起： 澆口位置選擇和導(dǎo)流形狀不當(dāng)，導(dǎo)致金屬液進(jìn)入型腔

16、產(chǎn)生正面撞擊和產(chǎn)生旋渦。 澆道形狀設(shè)計不良。 壓室充滿度不夠。 內(nèi)澆口速度太高，產(chǎn)生湍流. 排氣不暢。 模具型腔位置太深。 涂料過多，填充前未燃盡。 爐料不干凈，精煉不良。 機(jī)械加工余量太大。 選擇有利型腔內(nèi)氣體排除的澆口位置和導(dǎo)流形狀，避免金屬液先封閉分型面上的排溢系統(tǒng)。 直澆道的噴嘴截面積應(yīng)盡可能比內(nèi)澆口截面積大。 提高壓室充滿度，盡可能選用較小的壓室并采用定量澆注。 在滿足成型良好條件下，增大內(nèi)澆口厚度以降低填充速度。 在型腔最后填充部位處開設(shè)溢流槽和排氣道，并應(yīng)避免溢流槽和排氣道被金屬液封閉。 深腔處開設(shè)排氣塞，采用鑲拼形式增加排氣 涂料用量薄而均勻，燃盡后填充，采用發(fā)氣量小的涂料。

17、爐料必須處理干凈、干燥，嚴(yán)格遵守熔煉工藝 減少機(jī)械加工余量。 調(diào)整壓射速度和快壓射速度的轉(zhuǎn)換點。降低澆注溫度，增加比壓。 壓鑄件常見缺陷壓鑄件常見缺陷 花紋 鑄件表面上呈現(xiàn)的光滑條紋，肉眼可見，但用手感覺不出，顏色不同于基體金屬的紋路.填充速度太快。 涂料用量太多。 模具溫度偏低。盡可能降低壓射速度。 涂料用量薄而均勻。 提高模具溫度?？s孔 縮空 縮眼 壓鑄件在冷凝過程中，由于內(nèi)部補(bǔ)償不足所造成的形狀不規(guī)則，表面較粗糙的孔洞。 合金澆注溫度過高。 鑄件結(jié)構(gòu)壁厚不均勻，產(chǎn)生熱節(jié)。 比壓太低。 溢流槽容量不夠，溢口太薄。 壓室充滿度太小，余料太薄，最終補(bǔ)縮起不到作用。 內(nèi)澆口較小。 模具的局部溫度

18、偏高。遵守合金熔煉規(guī)范，避免合金液過熱太長，降低澆注溫度。 改進(jìn)鑄件結(jié)構(gòu)，消除金屬積聚部位，壁厚均勻，緩慢過渡。 適當(dāng)提高比壓。 加大溢流槽容量，增厚溢流口。 提高壓室充滿度，采用定量澆注。 適當(dāng)改善澆注系統(tǒng)，以利壓力很好地傳遞 冷卻模具局部溫度偏高處。裂紋 鑄件上合金基體被破壞或斷開形成細(xì)絲狀的縫隙，有穿透的和不穿透的兩種，有發(fā)展趨勢。 裂紋可以分為冷裂紋和熱裂紋兩種，他們的主要區(qū)別是冷裂紋鑄件開裂處金屬未被氧化，熱裂紋鑄件開裂處金屬被氧化。鑄件結(jié)構(gòu)不合理，收縮收到阻礙，鑄造圓角太小。 抽芯及頂出裝置在工作中發(fā)生偏斜，受力不均勻。 模具溫度低。 開模及抽芯時間太遲。 選用合金不當(dāng)或有害雜質(zhì)過高，使合金塑性下降。改進(jìn)鑄件結(jié)構(gòu)，減少壁厚差，增大鑄造圓角。 修正模具結(jié)構(gòu)。 提高模具工作溫度。 縮短開模及抽芯時間。 嚴(yán)格控制有害雜質(zhì)，調(diào)整合金成分。 壓鑄件常見缺陷壓鑄件常見缺陷 碰傷 鑄件表面因撞擊而造成的傷痕。去澆口，清理，校正和搬運(yùn)流轉(zhuǎn)過程中不小心碰傷。