第四章壓鑄工藝

1、1l第一節(jié) 壓力l第二節(jié) 速度l第三節(jié) 溫度l第四節(jié) 時間l第五節(jié) 壓室充滿度l第六節(jié) 壓鑄用涂料l第七節(jié) 壓鑄件的整修和處理第四章第四章 壓鑄工藝壓鑄工藝2l理解壓鑄不同階段壓射沖頭的運(yùn)動速度與壓力的變化關(guān)系。 l掌握壓射壓力與壓射比壓、脹型力的概念。l掌握壓射速度和內(nèi)澆口速度的概念，了解內(nèi)澆口速度與壓射速度和壓力的關(guān)系。l掌握合金澆注溫度和模具溫度的概念，了解內(nèi)澆口速度對合金溫度的影響。l了解模具的熱平衡。l掌握填充時間、增壓建壓時間、持壓時間和留模時間的概念。l掌握壓室充滿度的概念。l掌握涂料的作用和對壓鑄涂料的要求，了解涂料的種類和使用。l熟悉壓鑄件的整修和處理。l掌握壓鑄工藝參數(shù)的選

2、擇方法。學(xué)習(xí)目的3第一節(jié) 壓力一、壓鑄過程中各階段的壓力變化和壓力峰二、壓射力和壓射比壓三、脹型力4壓鑄過程中各階段的壓力變化和壓力峰pv, 壓鑄四階段壓射沖頭的運(yùn)動速度與壓力的變化壓射過程示意圖 p v 5l概念： 壓射力是壓鑄機(jī)壓射機(jī)構(gòu)推動壓射活塞的力，即壓射沖頭作用在金屬液面上的壓力。4/2dpFyg4/2dpFyzy壓射力和壓射比壓壓射力有增壓機(jī)構(gòu)時： 無增壓機(jī)構(gòu)時：6l比壓： 壓室內(nèi)金屬液單位面積上所受的壓力，即壓鑄機(jī)的壓射力與壓射沖頭橫斷面面積之比。l壓射比壓： 在壓射填充時的比壓，即壓射沖頭作用于單位面積金屬液面上的力。l增壓比壓： 有增壓機(jī)構(gòu)時，增壓后的比壓稱為增壓比壓。壓射比

3、壓)/(42dFpyb概念7比壓選擇比壓對力學(xué)性能的影響 一般在保證壓鑄件成型和使用要求的前提下，選用較低的比壓。原則8 壓鑄件結(jié)構(gòu)特征： 薄壁復(fù)雜件比壓高 合金特性： 結(jié)晶溫度范圍大，流動性差，密度大，比壓選高些 澆注系統(tǒng)： 阻力大，流程長，比壓 高 些 內(nèi)澆口速度： 要求內(nèi)澆口速度高，比壓 高 些 溫度： 金屬液與模溫溫差大時，比壓 高 些 排溢系統(tǒng)： 排氣道分布合理，截面積大，比壓 高 些 對于要求強(qiáng)度高、致密度高的壓鑄件，應(yīng)采用高的增壓比壓。選擇比壓考慮的因素各種壓鑄合金選用的計算壓射比壓見P32表439l定義： 壓鑄過程中，在比壓的作用下，金屬液充填型腔時，給型腔壁和分型面一定的壓力

4、。ApFbzzF模具分型面上的脹型力(N)bp壓射比壓(MPa)A壓鑄件、澆口和排溢系統(tǒng)在分型面上投影面積總和( )2mm脹型力10l一、壓射速度l二、內(nèi)澆口速度第二節(jié) 速度11l定義： 壓室內(nèi)壓射沖頭推動金屬液的移動速度，即壓鑄機(jī)壓射沖頭的速度，分低速和高速兩個階段。壓射速度低速壓射速度據(jù)壓室充滿度而定高速壓射速度：12l測量壓射速度的方法1.電秒表測速法電秒表測速裝置示意圖1.沖頭 2.標(biāo)尺 3.觸點(diǎn)開關(guān) 4.電秒表 5.觸頭 132.自動測速儀測速法自動測速儀示意圖 1.沖頭 2.劃線筆 3.測速儀圓筒 14l定義：定義： 金屬液通過內(nèi)澆口進(jìn)入型腔的線速度。金屬液通過內(nèi)澆口進(jìn)入型腔的線速

5、度。 較高的內(nèi)澆口速度：獲得輪廓清晰、表面光潔的壓鑄件，提高金屬液的動壓力。但過高，易形成氣泡；形成表面缺陷和氧化夾雜，加速壓鑄模的磨損。過小使輪廓不清，不能成型。內(nèi)澆口速度（充填速度）推薦的壓鑄件平均壁厚與填充時間、內(nèi)澆口速度的關(guān)系15內(nèi)澆口速度與壓射速度和壓力的關(guān)系內(nèi)澆口速度與壓射速度和壓力的關(guān)系ynnDA2423381. 9410281. 9102dFpybn影響內(nèi)澆口速度的因素：壓射速度、壓射沖頭直徑、壓射比壓、內(nèi)澆口截面積、合金種類據(jù)等流量連續(xù)方程：據(jù)流體運(yùn)動方程：16l一、合金澆注溫度l二、模具溫度第三節(jié) 溫度17l定義金屬液自壓室進(jìn)入型腔的平均溫度。金屬液自壓室進(jìn)入型腔的平均溫度

6、。用保溫爐內(nèi)的溫度表示。 一般高于合金液相線2030度，澆注前應(yīng)預(yù)熱。 較低的澆注溫度使壓鑄件凝固收縮較小，延長壓鑄模壽命但較高的澆注溫度利于成型。 合金澆注溫度18影響因素壁厚、復(fù)雜程度、壓射比壓、合金種類、充填速度等。各種合金的澆注溫度19l預(yù)熱l冷卻253/ 1jmtt模具溫度壓鑄模溫度合金澆注溫度預(yù)熱溫度工作溫度不同壓鑄合金的壓鑄模預(yù)熱溫度及工作溫度（）20l模具熱平衡冷卻通道直徑d 一般取612mm冷卻通道與型腔壁間距s一般取通道直徑的1.52倍，即2025mm21l1.填充時間l2.增壓建壓時間l3.持壓時間l4.留模時間第四節(jié) 時間22l概念 金屬液自開始進(jìn)入型腔到填滿所需的時間

7、。1.填充時間快速填充： 表面粗糙度好慢速填充： 卷入氣體少對鑄件質(zhì)量的影響填充時間對典型鋁壓鑄件表面粗糙度和氣孔率的影響23l當(dāng)壓鑄件體積確定后，填充時間與內(nèi)澆口速度和內(nèi)澆口截面積乘積成反比。選擇內(nèi)澆口截面積時，厚度要合適。l填充時間的取值可據(jù)壁厚及內(nèi)澆口速度查表，也可據(jù)經(jīng)驗公式確定。nnvAVqV主要影響因素：鑄件體積、復(fù)雜程度。主要影響因素：鑄件體積、復(fù)雜程度。24l概念： 金屬液在充模的增壓階段，從充滿型腔的瞬時開始，至達(dá)到預(yù)定增壓壓力所需的時間，也即壓射比壓上升到增壓比壓所需的時間。l作用： 增壓壓實(shí)2.增壓建壓時間主要影響因素：金屬液的凝固時間。主要影響因素：金屬液的凝固時間。25

8、l概念： 金屬液充滿型腔到凝固之前，增壓比壓持續(xù)的時間。l作用： 傳遞壓力，使金屬液在壓力下結(jié)晶，獲得組織致密的壓鑄件。3.持壓時間主要影響因素：壓鑄件的材料和壁厚。主要影響因素：壓鑄件的材料和壁厚。生產(chǎn)中常用持壓時間(s)26l概念： 持壓時間終了到開模推出壓鑄件的時間。l作用： 使推出壓鑄件不變形、不開裂。4.留模時間主要影響因素：材料收縮率、強(qiáng)度、壓鑄件壁厚、模主要影響因素：材料收縮率、強(qiáng)度、壓鑄件壁厚、模具熱容量等。具熱容量等。生產(chǎn)中常用留模時間(s)27遵循原則：l結(jié)構(gòu)復(fù)雜的厚壁壓鑄件壓射力要 ；l結(jié)構(gòu)復(fù)雜的薄壁壓鑄件壓射速度要 ，澆注溫度和模具溫度要 ；l形狀一般的厚壁壓鑄件持壓時

9、間和留模時間要 。大快高長28第五節(jié)第五節(jié) 壓室充滿度壓室充滿度l概念： 壓室充滿度是指澆入壓室的金屬液量占壓室容積的百分?jǐn)?shù)。一般以60%80%為宜。29第六節(jié)第六節(jié) 壓鑄用涂料壓鑄用涂料 壓鑄過程中對模具型腔、型芯表面、滑塊、推出元件、壓鑄機(jī)的沖頭和壓室等所噴涂的潤滑材料和稀釋劑的混合物。概念30 隔離保護(hù)模具； 降低模具導(dǎo)熱率，保持金屬液的流動性； 高溫時減少摩擦，便于推出壓鑄件，提高壓鑄件的表面質(zhì)量； 對鋁合金還可防止粘模。作用31揮發(fā)點(diǎn)低；涂敷性好；無腐蝕作用；性能穩(wěn)定，高溫時不分解有害氣體；配制工藝簡單，來源豐富，價格便宜。要求32種類注意點(diǎn) 目前國內(nèi)外普遍使用水基涂料。涂料均勻，防

10、止過厚。33第七節(jié)第七節(jié) 壓鑄件的整修和處理壓鑄件的整修和處理l清理 包括去除澆口、排氣槽與溢流槽的金屬物、飛邊、毛刺等，有時還需要修整經(jīng)上述工序后留下的痕跡。l整形 整形：用手工或機(jī)械對變形的壓鑄件進(jìn)行校正的工序。 l修補(bǔ)熱校正冷校正焊補(bǔ)法嵌補(bǔ)法34l后處理 方式：時效退火、負(fù)溫時效退火 目的：消除內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定壓鑄件的尺寸l表面處理 獲得較厚的氧化膜增加耐蝕性和表面美觀。l浸滲處理 浸滲處理：通過對壓鑄件內(nèi)部缺陷如氣孔、針孔等壓入密封劑，使其具有耐壓性的方法。真空加壓法35第五章第五章 壓鑄新工藝壓鑄新工藝l掌握真空壓鑄、充氧壓鑄、精速密壓鑄、半固態(tài)壓鑄的概念，了解其特點(diǎn)和工藝控制裝置；l了

11、解黑色金屬壓鑄的特點(diǎn)及相應(yīng)模具設(shè)計的原則。 36l第一節(jié) 真空壓鑄l第二節(jié) 充氧壓鑄l第三節(jié) 精速密壓鑄l第四節(jié) 半固態(tài)壓鑄l第五節(jié) 黑色金屬壓鑄壓鑄新工藝壓鑄新工藝37真空壓鑄真空壓鑄l概念 真空壓鑄是用機(jī)械泵抽出壓鑄模腔內(nèi)的空氣，建立真空后注真空壓鑄是用機(jī)械泵抽出壓鑄模腔內(nèi)的空氣，建立真空后注入金屬液的壓鑄方法。可獲得氣孔極少或無氣孔的鑄件。入金屬液的壓鑄方法?？色@得氣孔極少或無氣孔的鑄件。l特點(diǎn) 消除或減少氣孔，且可進(jìn)行熱處理；消除或減少氣孔，且可進(jìn)行熱處理； 減少或不設(shè)排氣系統(tǒng)，提高力學(xué)性能；減少或不設(shè)排氣系統(tǒng)，提高力學(xué)性能； 減少反壓力，可采用較低的比壓壓鑄較薄鑄件，成型性減少反壓力

12、，可采用較低的比壓壓鑄較薄鑄件，成型性 好；好； 密封結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造安裝困難。密封結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造安裝困難。38l應(yīng)用 薄壁、流程較長的鑄件，主要用于生產(chǎn)要求耐壓、機(jī)械強(qiáng)度高或要求進(jìn)行熱處理的高質(zhì)量鑄件，如：傳動箱體、汽缸體等重要而結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鑄件。l方法 利用真空罩封閉壓鑄模 借助分型面抽真空l注意事項 加大內(nèi)澆口厚度； 合金收縮率低。真空罩抽氣孔39充氧壓鑄充氧壓鑄l概念 充氧壓鑄（充氧壓鑄（P.FP.F壓鑄）又稱無氣孔壓鑄，它是先向型腔和壓鑄）又稱無氣孔壓鑄，它是先向型腔和壓室里充入氧氣之類的活性氣體替換其中的空氣，再將金壓室里充入氧氣之類的活性氣體替換其中的空氣，再將金屬液壓入型腔的壓鑄方

13、法。屬液壓入型腔的壓鑄方法。l應(yīng)用 主要用于鋁和鋅合金壓鑄件，特別適合于生產(chǎn)汽車工業(yè)中主要用于鋁和鋅合金壓鑄件，特別適合于生產(chǎn)汽車工業(yè)中的安全性零件。的安全性零件。40l特點(diǎn) 消除或減少了內(nèi)部氣孔，提高力學(xué)性能，可進(jìn)行熱處理；消除或減少了內(nèi)部氣孔，提高力學(xué)性能，可進(jìn)行熱處理； 可在可在200200300300環(huán)境中工作，可焊接環(huán)境中工作，可焊接; ; 對鋁合金成分燒損甚微對鋁合金成分燒損甚微; ; 結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，投資少。結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，投資少。41l充氧方法壓室加氧（立式壓鑄機(jī)）壓室加氧（立式壓鑄機(jī)）模具上加氧（臥式壓鑄機(jī)）模具上加氧（臥式壓鑄機(jī)）基本要求是使型腔和壓室中的空氣最快、

14、最徹底用氧氣代替。冷室立式壓鑄機(jī)充氧裝置1.充氧口 2.壓室 3.反料沖頭 4.定模 5.動模工藝參數(shù)充氧時間視鑄件情況而定；充氧壓力0.4-0.7MPa；合理設(shè)計充氧排氣。42精速密壓鑄精速密壓鑄l概念 精速密壓鑄（ACURAD）是精確、快速及密實(shí)的壓鑄方法的簡稱（accurate rapid dense），又稱套筒雙沖頭壓鑄法。精速密壓鑄原理示意圖a）開始狀態(tài) b）中間狀態(tài) c）終了狀態(tài)外壓射沖頭內(nèi)壓射沖頭43l特點(diǎn) 鑄件強(qiáng)度提高，可進(jìn)行焊接和熱處理； 內(nèi)澆口厚大，需專用機(jī)床切除； 不適于小型壓鑄機(jī)。l工藝控制壓射速度低，內(nèi)壓射沖頭補(bǔ)充加壓；控制壓鑄件順序凝固。44半固態(tài)壓鑄半固態(tài)壓鑄l概念 半固態(tài)壓鑄是當(dāng)金屬液凝固時，對其進(jìn)行強(qiáng)烈攪拌，并在一定的冷卻速率下獲得50%左右甚至更高的固體組分的漿料，且將這種漿料進(jìn)行壓鑄的方法。l方法 流變壓鑄法（Rheocasting） 攪溶壓鑄法（觸變壓鑄Thixcasting） 復(fù)合壓鑄法45l特點(diǎn) 減少對模具的熱沖擊； 壓鑄件質(zhì)量提高； 輸送方便簡單，易于實(shí)現(xiàn)自動化； 節(jié)約了金屬