第一章-壓鑄工藝

第一章壓鑄工藝內(nèi)容：壓鑄的基本原理、壓鑄件的工藝、壓鑄工藝參數(shù)、常用壓鑄合金難點：壓鑄的基本原理、壓鑄件的結(jié)構(gòu)工藝、壓鑄工藝參數(shù)的確定與調(diào)整第一節(jié)壓鑄的基本原理和特點任務(wù)：了解壓鑄的基本概念，壓鑄原理和特點重點和難點：壓鑄原理一、鑄造技術(shù)簡介1.1、定義：鑄造是利用重力或其他外力，將液態(tài)或半液態(tài)金屬充填到鑄型型腔中，經(jīng)凝固冷卻獲得所需金屬制品的一種加工工藝。1.2、鑄造方法分類砂型鑄造特種鑄造重力鑄造壓力鑄造低壓鑄造熔模鑄造陶瓷型鑄造離心鑄造連續(xù)鑄造永久型鑄造圖1-1壓鑄生產(chǎn)現(xiàn)場1.3、鑄件典型結(jié)晶組織：表面細晶區(qū)柱狀晶區(qū)中心等軸晶區(qū)

表面細晶區(qū)柱狀晶區(qū)中心等軸晶區(qū)圖1-2典型的鑄件結(jié)晶組織1.4、幾種常用鑄造方法比較鑄造方法項目砂型熔模金屬型壓力合金種類不限碳鋼和合金鋼為主不限有色金屬為主鑄件大小不限小型中小型中小型鑄件最小壁厚mm3通常0.7孔φ1.5~2鋁合金>2~3鑄鐵>4鑄鋼>5銅合金>2其他0.5~1孔φ0.7鑄件精度等級(HB6103-86)CT8~134~76~94~8鑄件表面粗糙度(GB1031-83)Ra(μm)鑄造表面6.3~1.612.5~6.33.2~0.8鑄件內(nèi)部質(zhì)量晶粒粗晶粒粗晶粒細晶粒細生產(chǎn)效率低、中低、中中、高最高表1-1幾種常用鑄造方法比較二、壓鑄的基本原理2.1、定義：金屬壓力鑄造是指在高壓作用下，將液態(tài)和半液態(tài)金屬以較高的速度沖填到壓鑄模具型腔，并在壓力狀態(tài)下結(jié)晶凝固，制備壓鑄件的工藝方法。2.2、壓鑄生產(chǎn)的三大要素：液態(tài)和半液態(tài)金屬壓鑄模具壓鑄機

圖1-3壓鑄生產(chǎn)三大要素壓鑄模具已凝固的合金壓鑄機半自動循環(huán)安放鑲件合模澆料壓射凝固開模清理模具模具預(yù)熱噴刷涂料推出取件全自動循環(huán)圖1-4壓鑄過程循環(huán)圖2.3、壓鑄過程2.3.1、熱壓室壓鑄機的壓鑄過程熱壓室壓鑄機的壓室浸在保溫坩堝內(nèi)的熔融金屬中，其工作原理見圖1-5。當壓射沖頭4上升時，金屬液入口2打開，熔融金屬進入壓室3；當壓射沖頭下降時，金屬液沿通道5上升，經(jīng)噴嘴6進入壓鑄模型腔7。待鑄件凝固后，壓射沖頭上升，通道中的金屬液回流，開模取件。清理合模后即可進行下一次工作循環(huán)。圖1-5熱壓室壓鑄機工作原理1—坩堝2—熔融金屬入口3—壓室4—壓射沖頭5—金屬通道6—噴嘴7—定模8—動模2.3.2、立式冷壓室壓鑄機的壓鑄過程立式冷壓室壓鑄機的中心平行于模具的分型面，稱垂直側(cè)壓室，其工作原理見圖1-6。當壓射沖頭1上升時，反料沖頭4自動上移堵住澆道孔，將金屬液澆入壓室2；壓射沖頭下壓時，反料沖頭回落，打開澆道孔，將熔融金屬壓入模具型腔。待鑄件凝固后，壓射沖頭回升，同時反料沖頭上升，切斷并頂出與鑄件6相連的余料5，開模后由頂桿3頂出鑄件。清理合模后即可進行下一次工作循環(huán)。圖1-6立式冷壓室壓鑄機壓鑄過程1—壓射沖頭2—壓室3—頂桿4—反料沖頭5—余料6—鑄件2.3.3、臥式冷壓室壓鑄機的壓鑄過程臥式冷壓室壓鑄機的中心垂直于模具的分型面，稱水平壓室，其工作原理見圖1-7。

壓室4位水平位置，其末端與定模相連，壓室上方有一澆料孔7，熔融金屬6從澆料孔澆入壓室，壓射沖頭5將熔融金屬壓入模具型腔。待鑄件凝固、冷卻后，開模，鑄件9連同余料10一起由動模帶走，并在開模過程中完成抽芯和頂出動作。清理合模后即可進行下一次工作循環(huán)。圖1-7臥式冷壓室壓鑄機工作過程1—動模2—定模3—澆勺4—壓室5—壓射沖頭6—熔融金屬7—澆料孔8—頂桿9—鑄件10—余料2.3.4、全立式冷壓室壓鑄機的壓鑄過程全立式冷壓室壓鑄機的合模機構(gòu)與壓射機構(gòu)垂直，且壓室在垂直位置，分為沖頭上壓式和沖頭下壓式兩類，沖頭上壓式的工作原理見圖1-8。壓射沖頭1由下而上漿經(jīng)過熔融金屬通道8、澆料孔7進入壓室的定量熔融金屬壓入模具型腔。模具水平分型，動模5沿拉桿導柱4上下運動來完成開、合模動作。圖1-8全立式冷壓室壓鑄機工作過程1—壓射沖頭2—壓室3—定模4—拉桿導柱5—動模6—鑄件7—澆料孔8—熔融金屬通道三、壓鑄生產(chǎn)的工藝特點3.1、壓力鑄造的優(yōu)點：鑄件尺寸精度高、表面質(zhì)量好；能生產(chǎn)出形狀復雜、輪廓清晰、深腔薄壁鑄件；壓鑄件組織致密，尤其是靠近表面的一層金屬結(jié)晶晶粒細小、均勻，組織致密，因此壓鑄件具有較高的強度、硬度和良好的耐磨性；材料利用率高，看達到60%~80%，毛坯利用率90%以上；生產(chǎn)效率高；經(jīng)濟效益好。三、壓鑄生產(chǎn)的工藝特點3.2、壓力鑄造的缺點：鑄件易出現(xiàn)氣孔和縮松；模具壽命低；不適合小批量生產(chǎn)；受壓鑄件結(jié)構(gòu)和合金種類限制。第二節(jié)壓鑄件的工藝性任務(wù)：了解壓鑄件工藝性，掌握一般壓鑄件結(jié)構(gòu)工藝特點重點和難點：壓鑄件結(jié)構(gòu)工藝性無法鑄出不能保證尺寸精度，表面有分型留下的痕跡；模具壽命低尖角存在，不利于鑄件內(nèi)部質(zhì)量壓鑄件的工藝性包括：壓鑄件的精度；表面質(zhì)量；結(jié)構(gòu)工藝性。工藝性好，可以簡化模具結(jié)構(gòu)；保證鑄件質(zhì)量；降低成本。一、壓鑄件的精度1.1、尺寸精度影響壓鑄件尺寸精度因素有：壓鑄件的空間輪廓尺寸；基本尺寸；模具結(jié)構(gòu)以及模具制造和維修精度；合金種類；設(shè)計模具選用的收縮率與該尺寸的實際收縮率的差值；壓鑄工藝參數(shù)的變動，模具溫度和開模時鑄件的溫度；壓鑄機合模系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)精度。推薦壓鑄件尺寸公差的選用說明：用空間對角線表示壓鑄件的輪廓尺寸?？臻g對角線取自外切鑄件最大輪廓的四方體，如圖1-9所示，其值按下式計算并取整。L空=(a2+b2+c2)1/2式中L空—空間對角線（mm）a—長度（mm）b—寬度（mm）c—高度（mm）1.1.1、壓鑄件尺寸確定acb圖1-9壓鑄件空間對角線尺寸A在兩半模內(nèi)，與分型面平行的尺寸固定部分的尺寸A型腔精度，導柱、導套的配合精度與分型面有關(guān)的尺寸B兩半模內(nèi)固定部分與活動部分之間的尺寸尺寸B與型芯導向垂直或平行分型面的平面度，型芯導向部分的精度、分型面的平面度、鎖模力尺寸B與型芯導向平行分型面的平面度，型芯的精度、鎖模力類型限定尺寸的條件圖例影響尺寸精度的主要因素表1-2分型面、活動成形部分對鑄件尺寸的影響1.1.2、分型面、活動成形部分對尺寸的影響與分型面無關(guān)的尺寸A在一半模內(nèi)固定部分之間的尺寸A對于小尺寸，型腔精度起主要作用；對于大尺寸，收縮誤差起主要作用在一半模內(nèi)固定的尺寸與活動部分之間的尺寸A尺寸A與型芯導向垂直型腔精度、孔位精度、型芯導向部位的精度在一半?；顒硬糠种g的尺寸A型芯平行，尺寸A垂直于導向孔位精度、型芯導向部位的間隙型芯平行，尺寸A垂直于導向在兩半模內(nèi)，由一半模成形的尺寸尺寸A垂直于分型面（推桿推出件）型腔精度、模具分型面的平面度尺寸A垂直于分型面（卸料板推出件）型腔精度、模具分型面的平面度，卸料板底面的平面度。續(xù)表1-2尺寸B兩半模內(nèi)固定部分之間的尺寸B分型面的平面度，分型面的平面度、鎖模力在一半模內(nèi)活動部分之間的尺寸尺寸B與分型面平行型腔精度，斜滑塊的楔緊度續(xù)表1-2與分型面有關(guān)的尺寸B兩半模內(nèi)活動部分之間的尺寸尺寸B與型芯導向垂直或平行分型面的平面度，型芯導向部分的精度、分型面的平面度、鎖模力尺寸B與型芯導向平行分型面的平面度，型芯的精度、鎖模力1.1.3、合金種類的影響

鋁合金和鎂合金為一類；鋅合金、錫合金和鉛合金為一類；銅合金為一類。1.1.4、壓鑄件尺寸公差推薦空間對角線合金種類基本尺寸相當公差等級（GB/T1800-1998）~18>18~30>30~50>50~80>100~120>120~180>180~250>250~315>315~400>400~500~50鋅合金0.040.050.06IT9鋁、美合金0.070.080.10IT10銅合金0.110.13016IT11>50~180鋅合金0.070.080.100.120.140.16IT10鋁、美合金0.110.130.160.190.220.25IT11銅合金0.180.210.250.300.350.40IT12>180~500鋅合金0.110.130.160.190.220.250.290.320.360.40IT11鋁、美合金0.180.210.250.300.350.400.460.520.570.63IT12銅合金0.270.330.390.460.540.630.720.810.890.97IT13>500鋅合金0.180.210.250.300.350.400.460.520.570.63IT12鋁、美合金0.270.330.390.460.540.630.720.810.890.97IT13表1-3壓鑄高精度尺寸推薦公差值mm空間對角線合金種類基本尺寸相當公差等級（GB/T1800-1998）~18>18~30>30~50>50~80>100~120>120~180>180~250>250~315>315~400>400~500~50鋅合金0.070.080.10IT10鋁、美合金0.110.130.16IT11銅合金0.180.210.25IT12>50~180鋅合金0.110.130.160.190.220.25IT11鋁、美合金0.180.210.250.300.350.40IT12銅合金0.270.330.390.460.540.63IT13>180~500鋅合金0.180.210.250.300.350.400.460.520.570.63IT12鋁、美合金0.270.330.390.460.540.630.720.810.890.97IT13銅合金0.350.430.510.600.710.820.941.061.151.21(IT13+IT14)/2>500鋅合金0.270.330.390.460.540.630.720.810.890.97IT13鋁、美合金0.350.430.510.600.710.820.941.061.151.21(IT13+IT14)/2表1-4壓鑄嚴格尺寸推薦公差值mm表1-5鋁、鎂合金未注尺寸公差（長、寬、高、直徑、中心矩）mm空間對角線精度等級與分型面關(guān)系基本尺寸相當公差等級（GB/T1804-1998）~18>18~30>30~50>50~80>100~120>120~180>180~250>250~315>315~400>400~500~50IA±0.11±0.14±0.16

(JS12+13)/2B±0.21±0.24±0.26IIA±0.14±0.17±0.20JS13B±0.24±0.27±0.30>50~180IA±0.14±0.17±0.20±0.23±0.27±0.32JS13B±0.24±0.27±0.30±0.33±0.37±0.42IIA±0.17±0.20±0.25±0.30±0.35±0.40(JS13+14)/2B±0.32±0.35±0.40±0.45±0.50±0.55>180~500IA±0.17±0.20±0.25±0.30±0.35±0.40±0.45±0.50±0.55±0.60(JS13+14)/2B±0.32±0.35±0.40±0.45±0.50±0.55±0.60±0.65±0.70±0.75IIA±0.22±0.26±0.31±0.30±0.44±0.50±0.60±0.65±0.70±0.80JS14B±0.42±0.46±0.51±0.45±0.64±0.70±0.80±0.85±0.90±1.00>500IA±0.22±0.26±0.31±0.37±0.44±0.5±0.6±0.65±0.7±0.8(JS14+15)/2B±0.42±0.46±0.51±0.57±0.64±0.7±0.8±0.85±0.9±1.1IIA±0.25±0.35±0.40±0.45±0.55±0.65±0.75±0.8±0.95±1.1JS14B±0.55±0.65±0.70±0.75±0.85±0.95±1.0±1.1±1.15±1.2表1-5鋁、鎂合金未注尺寸公差（壁厚、筋、圓角）mm表1-6鋅鉛、錫合金未注公差（長、寬、高、直徑、中心矩）mm表1-7銅合金未注尺寸公差（長、寬、高、直徑、中心矩）mm表1-8銅合金未注尺寸公差（壁厚、筋、圓角）mm

1.2、壓鑄件的角度公差表1-9自由角度和錐度公差精度等級錐體母線長度或夾角短邊長度/mm1~3>3~6>6~10>10~18>18~30>30~50>50~80>80~120>120~180>180~260>260~360>360~50011o30′1o15′1o50′40′30′25′20′15′12′10′8′22o30′2o1o30′1o15′1o50′40′30′25′20′15′12′34o3o2o30′2o1o30′1o15′1o50′40′30′25′20′46o5o4o3o2o30′2o1o30′1o15′1o50′40′30′△β/2β+△ββ-△β△β/2ββ△β/2△β/2△ββ+△ββ-△β△β圖1-10角度公差示意圖b)夾角的極限偏差a)錐體圓錐角的極限偏差a)b)

1.3、壓鑄件的形位公差最大尺寸~2525~4040~6363~100100~160160~250250~400400~630基準面與被測平面在同一半模中并都是固定的0.120.150.200.250.300.400.500.60基準面與被測平面一個是固定的、一個是活動的0.160.250.250.320.400.500.650.80基準面與被測平面一個都是活動的0.200.300.300.40.500.600.801.00最大尺寸~3030~5050~120120~250250~500500~800基準面與被測平面在同一半模中并都是固定的0.100.120.150.200.250.30基準面與被測平面一個是固定的、一個是活動的0.150.200.250.300.400.50表1-10壓鑄件平行度與垂直度公差mm表1-11壓鑄件同軸度與對稱度公差mm二、壓鑄件的表面質(zhì)量新模具，可以獲得表面粗糙度Ra為0.8μm，在正常使用下，鋅合金Ra為1.6~3.2μm，鋁、鎂合金為3.2μm，銅合金最差。以表面粗糙度為依據(jù)，壓鑄件表面質(zhì)量分級見表1-12等級使用范圍備注1要求高的表面、需鍍鉻、拋光、研磨的表面，危險應(yīng)力區(qū)表面一般相當與Ra0.8μm2涂裝要求一般或要求密封的表面，鍍鋅、陽極化、油漆以及裝配接觸面一般相當與Ra1.6~3.2μm3保護性涂裝表面及緊固接觸面，其他表面一般相當與Ra3.2~6.3μm表1-12壓鑄件表面質(zhì)量分級三、壓鑄件的加工余量盡量不加工。當達不到設(shè)計要求時，優(yōu)先考慮精整加工方法，必須采用機加工時，應(yīng)選用較小的加工余量。推薦機械加工余量見表1-13，鉸孔的加工余量見表1-14?；境叽纭?00>100~250>250~400>400~630>630~800單邊余量0.5+0.4-0.10.75+0.5--0.21.0+0.5-0.31.5+0.6-0.42.0+1.0-0.4表1-14推薦鉸孔加工余量mm表1-13壓鑄件推薦機械加工余量mm四、壓鑄件的結(jié)構(gòu)工藝性4.1、壁厚壓鑄件的合理壁厚取決于鑄件的結(jié)構(gòu)、合金的性能和壓鑄工藝等因素。壁厚以均勻為佳，畢侯過厚或嚴重的不均勻，則會產(chǎn)生缺陷。雖壁厚的增加，同種材料的壓鑄件其力學性能明顯下降見圖1-11，推薦采用的正常壁厚和最小壁厚見表1-15。圖1-11鑄件壁厚與抗拉強度增減關(guān)系大型鋁合金壓鑄件，壁厚不宜超過6mm。表1-15壓鑄件的正常壁厚和最小壁厚mm4.2、壓鑄件的孔和槽隙合金最小孔徑d/mm深度為孔徑的倍數(shù)經(jīng)濟上合理的技術(shù)上可行的盲孔（不通孔）通孔d>5d<5d>5d<5鋅合金1.50.864128鋁合金2.52.04386鎂合金2.01.554108銅合金4.02.53253表1-16壓鑄件最小孔徑及孔徑與深度的關(guān)系注：1.對活動的單個型芯其深度可以適當增加2.當孔徑較大，精度要求不高時，深度可以超出表內(nèi)范圍應(yīng)用上表時，應(yīng)注意孔徑與孔距之間的關(guān)系，兩者必須滿足一定關(guān)系，否則無法鑄出或減小模具使用壽命。圖1-12減少收縮力對型芯的影響的措施a)b)a)增加受阻收縮，b)延長型芯至相對型壁，消除懸浮狀態(tài)的受力圖1-13槽隙a)導槽，b)長圓槽合金鋅合金鋁合金鎂合金銅合金最小寬度b0.81.21.01.5最大深度H12.010.012.010.0厚度h12.010.012.08.0表1-17槽隙尺寸mm4.3、脫模斜度影響脫模斜度的因素：鑄件高度、壁厚，合金種類，型腔的表面狀況。合金配合面的最小脫模斜度非配合面的最小脫模斜度外表面內(nèi)表面外表面內(nèi)表面鋅（Zn）合金0o10′0o15′0o15′0o45′鋁（Al）、鎂（Mg）合金0o15′0o30′0o30′1o銅（Cu）合金0o30′0o45′1o1o30′表1-18脫模斜度4.4、壓鑄件的圓角半徑鑄造圓角的作用：金屬液流動順暢，減少渦流，利于排氣。減少鑄件應(yīng)力集中，減少裂紋產(chǎn)生。降低模具加工難度，提高壽命。相連兩壁的厚度圖例圓角半徑說明相等r最小=Khr最大=hR=h+th、h1—鑄件的壁厚對鋅合金壓鑄件K=0.25；對鋁、鎂合金壓鑄件K=0.5不相等r≥（h+h1）/3R=r+(h+h1)/2表1-19鑄造圓角半徑的計算4.5、壓鑄件的加強筋加強筋的作用：提高鑄件的強度、剛度和質(zhì)量。減少鑄件壁厚。使合金流動順暢。表1-20加強筋的結(jié)構(gòu)與壁厚的關(guān)系表1-21加強筋的高度h1、斜度α和圓角半徑r1的關(guān)系4.6、螺紋外螺紋采用對開結(jié)構(gòu)的螺紋型環(huán)可以鑄出，應(yīng)考慮留0.2~0.3mm的加工余量。內(nèi)螺紋鑄出困難，一般先鑄出低孔，再加工。螺紋不宜過長，螺紋牙型一般鑄成平頭或圓頭。圖1-14壓鑄平頭螺紋牙形表1-22壓鑄件的螺紋尺寸mm合金最小螺距最小螺紋直徑最大螺紋長度外螺紋內(nèi)螺紋外螺紋內(nèi)螺紋鋅合金0.7561085鋁合金1.0102064鎂合金1.061464銅合金1.51264.7、齒輪合金最小模數(shù)鋅合金0.3鋁、鎂合金0.5銅合金1.5表1-23壓鑄齒輪的最小模數(shù)4.8、鑲嵌件設(shè)計鑲件事應(yīng)注意：鑲件應(yīng)與鑄件可靠結(jié)合鑲件周圍應(yīng)有一定厚度的金屬層保證鑲件在受到合金液沖擊時不脫落，不偏移鑲件應(yīng)有倒角，以利于安放帶有鑲件的鑄件一般應(yīng)避免熱處理和表面處理，以免鑲件在鑄件中松動或產(chǎn)生腐蝕表1-24鑲件直徑及其周圍金屬層的最小厚度mm表1-25鑲嵌件在壓鑄件中的固定形式上一行為軸類鑲件的固定，下行為套類鑲件的固定4.9、凸紋、文字與圖案文字大小一般不小于GB/T14691-1993規(guī)定的5號字，文字凸出高度應(yīng)大于0.5mm，線條最小間隔距離大于0.3mm，脫模斜度10°~15°。五、壓鑄件結(jié)構(gòu)工藝性分析示例結(jié)構(gòu)工藝設(shè)計應(yīng)考慮的內(nèi)容結(jié)構(gòu)合理與否的對比改進前改進后說明簡化模具結(jié)構(gòu)，延長模具使用壽命避免壓鑄件分型面帶圓角模具技工困難，且使用壽命低避免模具局部過熱距離a過小，模具鑲塊在a處易斷裂，取a>3mm減少模具側(cè)抽芯改變壓鑄件結(jié)構(gòu)，形狀活尺寸，減少或避免側(cè)抽芯。表1-26壓鑄件結(jié)構(gòu)工藝合理性設(shè)計結(jié)構(gòu)工藝設(shè)計應(yīng)考慮的內(nèi)容結(jié)構(gòu)合理與否的對比改進前改進后說明改變壓鑄件結(jié)構(gòu)，保證成型的可能性避免出現(xiàn)阻礙抽芯的結(jié)構(gòu)受凸臺阻礙，K處無法抽芯A處是內(nèi)側(cè)凹，中間大，無法抽芯利于壓鑄件脫模外形平滑，且與螺孔同心，開模后型芯難以抽出結(jié)構(gòu)工藝設(shè)計應(yīng)考慮的內(nèi)容結(jié)構(gòu)合理與否的對比改進前改進后說明利于保證壓鑄件質(zhì)量壁厚均勻，能減少收縮引起的變形或應(yīng)力集中壁厚相差懸殊，收縮引力不均，易變形A處易開裂，減少壁厚，增設(shè)相應(yīng)的加強筋，圓角過渡避免壁厚過大產(chǎn)生縮松或縮孔減少壁厚，增設(shè)加強筋結(jié)構(gòu)工藝設(shè)計應(yīng)考慮的內(nèi)容結(jié)構(gòu)合理與否的對比改進前改進后說明利于保證壓鑄件質(zhì)量增設(shè)加強筋，改善充填和排氣條件嵌件嵌件定位可靠嵌件設(shè)有凸起部分O，可以定位壓緊第三節(jié)壓鑄合金任務(wù)：了解常用壓鑄合金的特性重點和難點：壓鑄合金的選用拔模斜度的取法有三種：

為了方便起模(或從芯盒內(nèi)取出泥芯),要把鑄模的垂直壁做成向分型面擴大的斜度,稱為拔模斜度。

增加壁厚法減小壁厚法增減壁厚法圖1-15拔模斜度取法示意圖一、合金的鑄造性能1.1、充型能力：充型能力：液態(tài)金屬經(jīng)澆注系統(tǒng)充滿鑄型型腔的全部空間，形成輪廓清晰、形狀正確的鑄件的能力叫液態(tài)金屬充填鑄型的能力，即充型能力，一般用鑄型、鑄件結(jié)構(gòu)等條件相同時液態(tài)金屬的流動性表示。流動性：是指液態(tài)金屬的流動能力。流動性好的金屬，充型能力強；流動性差的金屬，充型能力差。金屬材料鑄造成型獲得優(yōu)良鑄件的能力——鑄造性能鑄造性能主要有：流動性，收縮性，熱裂、冷裂及變形，偏析等單位體積的熱含量（包括結(jié)晶潛熱和過熱）合金成分、導熱系數(shù)液態(tài)金屬的黏度和表面張力金屬性質(zhì)決定其流動性。主要有以下因素：1.2、收縮：液態(tài)金屬從澆注溫度到常溫經(jīng)歷三個階段的收縮：液態(tài)收縮凝固收縮固態(tài)收縮發(fā)生在凝固階段的收縮，表現(xiàn)為液面下降和三維尺寸減小。從固相線到室溫的收縮，表現(xiàn)為三維尺寸同時減小。從澆注溫度到液相線溫度的收縮，表現(xiàn)為液面下降，即高度方向一維尺寸減小。AB溫度液相線固相線成分圖1-16二元合金相圖1.3、熱裂、冷裂和變形特點：熱裂的外形不規(guī)則，深淺不一，有時還有分叉。裂紋表面不光滑，裂紋沿晶界發(fā)生，且呈現(xiàn)高溫氧化后的顏色，如鑄鋼為黑灰色，鑄鋁為暗灰色。熱裂的形成：在凝固溫度范圍內(nèi)的固相線溫度附近。產(chǎn)生縮孔、縮松等缺陷影響鑄件的尺寸精度，使鑄件產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力、變形及裂紋等缺陷。在那個收縮階段產(chǎn)生ε△Tf△TBδδεTTL

Ts結(jié)晶溫度間隔有效結(jié)晶溫度間隔材料的斷裂應(yīng)變鑄件產(chǎn)生的應(yīng)變

由圖可以看出，當合金確定后，有效結(jié)晶溫度間隔和斷裂應(yīng)變基本確定，是否產(chǎn)生熱裂取決于鑄件產(chǎn)生的應(yīng)變。圖1-17熱裂紋形成條件ε

>δ熱脆區(qū)T1T2有效結(jié)晶溫度間隔（又叫合金的熱脆區(qū)）越大，鑄件產(chǎn)生熱裂的傾向就越大。冷裂是鑄件處于彈性狀態(tài)、鑄造應(yīng)力超過材料的強度極限時產(chǎn)生的裂紋。冷裂總發(fā)生在拉應(yīng)力集中的部位。特點：冷裂斷口表面有金屬光澤或呈輕度氧化，裂紋走向平滑，往往是穿過晶粒斷裂。在設(shè)計壓鑄模具前，一定要明確所用材料的這些性能，才能設(shè)計出合理的澆注系統(tǒng)、合適的型腔尺寸、冒口和排氣以及冷卻加熱系統(tǒng)。1.4、偏析金屬凝固后，鑄錠或鑄件化學成分和組織的不均勻現(xiàn)象稱偏析顯微偏析晶內(nèi)偏析晶界偏析正常偏逆偏析比重偏析宏觀偏析偏析對鑄件的機械性能、切削性能、抗熱裂和冷裂性能、抗腐蝕性能都有不同程度的順害。是鑄件的主要缺陷之一。二、對壓鑄合金的基本要求常用的壓鑄合金有鋁合金、鋅合金、銅合金、鎂合金、鉛合金、錫合金和黑色合金等，應(yīng)用最廣的是鋁合金、鋅合金、鎂合金和銅合金。壓鑄合金的基本要求：滿足鑄件的工作條件要求，機械性能、耐蝕性能和加工性能等；流動性好、結(jié)晶溫度間隔小，結(jié)晶潛熱大；收縮率小、熱裂、冷裂和變形傾向小；熔煉工藝簡單，熔點低，吸氣小，不易氧化等。

三、常用壓鑄合金及用途3.1、壓鑄鋁合金（性能、牌號、各元素的作用和熔煉過程）

3.1.1、性能

性能特點：鋁合金密度?。s為2.7g/cm3），耐蝕性和耐磨性好，比強度高，導電、導熱性能好，切削性能良好等。

鋁合金具有良好的鑄造性能，適合用各種鑄造工藝來生產(chǎn)，壓鑄是常用方法之一。鋁合金體收縮大，容易在最后凝固處產(chǎn)生較大的集中縮孔和縮松，而鋁合金的密度小，因此鋁鑄件需要較大的冒口，并注意澆注系統(tǒng)的設(shè)計。

應(yīng)用：廣泛應(yīng)用于飛機零、附件、儀表國防工業(yè)、交通工具等。圖-18壓鑄鋁合金件

3.1.2、常用壓鑄鋁合金牌號、代號、化學成分和力學性能見下表。

牌號代號化學成分（質(zhì)量百分數(shù)）%力學性能（不低于）SiCuMnMgFeNiTiZnPbSnAlσbMPaΔ%HBSYZAlSi2YZ10210.0~13.0≤0.6≤0.6≤0.05≤1≤0.3其余220260YZAlSi10MgYL1048.0~10.5≤0.3≤1≤0.3≤0.05≤0.01220270YZAlSi2Cu2Mg1YL10811.0~13.0≤1≤0.5≤1≤0.05≤0.01240190YZAlSi9Cu4YL1127.5~9.5≤0.5≤0.3≤1.2≤0.5≤1.2≤0.1≤0.01240185YZAlSi11Cu3YL1139.6~12.0≤0.5≤0.3≤1.2≤0.5≤1≤0.1≤0.1230180YZAlMg5Si1YL3030.8~1.3≤0.1≤1.2≤0.2≤1.2220270表1-27常用壓鑄鋁合金牌號、代號、化學成分和力學性能3.1.3、壓鑄鋁合金中各元素的作用和影響

硅（Si）

硅是大多數(shù)壓鑄鋁合金的主要元素。它能改善合金的流動性能。當合金中含硅量超過共晶成分，而銅、鐵等雜質(zhì)又多時，即出現(xiàn)游離硅的硬質(zhì)點，使切削加工困難，高硅鋁合金對鑄件坩堝的熔蝕作用嚴重。銅（Cu）

銅和鋁組成固溶體，當溫度在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，抗拉強度和硬度，但降低了耐蝕性和塑性，熱裂傾向增大。鎂（Mg）在高硅鋁合金中加入少量（約0.2～0.3％）的鎂，可提高強度和屈服極限，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，在高溫下的強度和塑性都低，冷卻時收縮大，故易產(chǎn)生熱裂和形成疏松。鋅（Zn）鋅在鋁合金中能提高流動性，增加熱脆性，降低耐蝕性，故應(yīng)控制鋅的含量在規(guī)定范圍中。至于含鋅量很高的ZL401鋁合金卻具有較好的鑄造性能和機械性能，切削加工也比較好。鐵（Fe）

是有害雜質(zhì)。因鋁合金中含鐵量太高時，鐵以FeAl3、Fe2Al7和Al－Si－Fe的片狀或針狀組織存在于合金中，降低機械性能，這種組織還會使合金的流動性減低，熱裂性增大。由于鋁合金對模具的粘附作用十分強烈，當鐵含量在0.6％以下時尤為強烈。當超過0.6％后，粘模現(xiàn)象便大為減輕，故含鐵量一般應(yīng)控制在0.6～1％范圍內(nèi)對壓鑄是有好處的，但最高不能超過1.5％。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)榧毭艿木w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。鎳（Ni）

鎳在鋁合金中能提高合金的強度和硬度，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。當鎳含量在1～1.5％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。鈦（Ti）鋁合金中加入微量的鈦，能顯著細化鋁合金的晶粒組織，提高合金的機械性能，降低合金的熱裂傾向。3.1.4、鋁合金熔煉熔融鋁合金具有吸氣（氫氣）傾向、氧化能力強、易溶解鐵三大特點。其流程如下：精煉的目的是：凈化合金熔體。常用的方法有氯鹽精煉、硝酸鹽精煉、吹惰性氣體精煉等。變質(zhì)處理的目的是：細化晶粒。特別對鋁硅合金，變質(zhì)可以使硅獲得纖維狀組織常用的有鈉鹽、鈉堿，鍶鹽、稀土等變質(zhì)澆注溫度：Zl104是740~760℃，Zl201是690~730℃

，Zl301是670~690℃準備加料熔化精煉澆注變質(zhì)處理圖1-19鋁合金熔煉流程3.2、壓鑄鋅合金

3.2.1、性能鋅合金密度大，熔點低，鑄造工藝性良好，焊接和電鍍性能好；耐蝕性差，對雜質(zhì)的作用極為敏感。3.2.2、常用壓鑄鋁合金牌號、代號、化學成分和力學性能見下表。牌號代號化學成分（質(zhì)量百分數(shù)）%力學性能（不低于）主要成分雜質(zhì)（不大于）σbMPaΔ%HBSAkJAlCuMnZnFePbSnSbCuZZnAL4YYX0403.5~4.33.5~4.3其余0.10.0050.0030.0040.2525018035ZZnAl4Cu1YYX0413.5~4.33.5~4.33.5~4.30.10.0050.0030.00427029039ZZnAl4Cu3YYX0433.5~4.33.5~4.33.5~4.30.10.0050.0030.00432029542表1-28常用壓鑄鋁合金牌號、代號、化學成分和力學性能鋁（Al）

降低合金與鐵的反應(yīng)能力，因此降低了合金對熔煉金屬坩堝、模具等的腐蝕；

增加合金的流動性；改善合金的機械性能；減少雜質(zhì)鐵的含量（Fe與Al反應(yīng)，生成Fe2Al5相浮渣）。銅（Cu）增加合金的強度；提高合金的硬度；改善合金的抗磨損性能；

增加合金的強度鐵（Fe）能增加合金的硬度但同時

增加合金的脆性

和合金中的鋁發(fā)生反應(yīng)形成Al5Fe2相，造成鋁元素的損耗在壓鑄件中出現(xiàn)硬點3.2.3、壓鑄鋅合金中各元素的作用和對合金性能的影響鉛（Pb）降低合金的時效機械性能當含量超過0.005%時，造成晶間腐蝕錫（Sn）造成晶間腐蝕；降低合金的抗沖擊性能；降低合金的抗拉強度；引起鑄件尺寸不穩(wěn)定。3.2.4、鋅合金熔煉將鑄鐵坩堝刷涂涂料后預(yù)熱至暗紅色，在坩堝底部鋪一層干燥的小木炭（電爐加熱可不加），加料熔化，全部熔化后用占爐料量0.1%~0.15%的ZnCl2精煉，把渣、爐前檢驗、合格后澆注，一般在500℃澆注，3.3、壓鑄銅合金鑄造銅合金分為鑄造黃銅和鑄造青銅兩類，黃銅可用于壓鑄。3.3.1、性能

性能特點：銅合金導電、導熱性能好，力學性能高，耐腐蝕性能優(yōu)良，大部分鑄造銅合金有較好的耐磨性和較小的摩擦系數(shù)，熱膨脹系數(shù)小，抗磁性金屬。用途：常用來制造軸承、襯套，航空儀表、炮兵瞄準具上的零件，耐腐蝕性要求高的零部件（船舶零件、承受海水作用的管件）。圖1-20銅合金壓鑄件3.3.2、常用壓鑄銅合金牌號、代號、成分及力學性能

牌號代號化學成分（質(zhì)量分數(shù)）%力學性能（不低于）主要成分雜質(zhì)（不大于）σbMPaΔ%HBSCuPbAlSiMnFeZnFeSiNiSnMnAlPbSb總和YZCuZn40PbYT40-158.0~63.00.5~1.50.2~0.5其余0.80.050.51.01.5330685YZCuZn16Si4YT16-479.0~81.02.5~4.50.60.30.50.10.50.12.03452585YZCuZn30Al3YT30-366.0~68.02.0~3.00.81.00.51.03.040015110YZCuZn35Al2Mn2FeYT35-2-2-157.0~65.00.5~2.00.1~3.00.5~2.01.03.01.00.50.42.04753130表1-29常用壓鑄銅合金牌號、代號、成分及力學性能3.3.4、鑄造銅合金熔煉3.3.3、元素的作用及對性能的影響鋅（Zn）提高流動性，降低縮松傾向；但顯著降低硬度、耐磨性和抗腐蝕性鉛（Pb）提高耐磨性能提高切削性能和在酸性介質(zhì)中的抗腐蝕性；但顯著降低機械性能。鋁（Al）、硅（Si）、鐵（Fe）鋁、硅均可以提高合金的強度和硬度，但降低合金的塑性；少量鐵快運細化晶粒，提高強度和硬度。鑄造黃銅熔煉工藝要點：先熔化純銅，用0.2%~0.3%的磷銅脫氧，再加回爐料，然后加中間合金，熔化攪拌后加鋅，溫度不宜超過1150℃，澆注溫度一般在1000~1050℃。3.4、壓鑄鎂合金3.4.1、性能

性能特點：鎂合金具有重量輕，比強度和比鋼度高，阻尼減震性佳，電磁屏蔽性能和散熱性能好，鑄造成型性能優(yōu)良，機械加工性能好等優(yōu)點。其缺點是：耐腐蝕性能差、熱裂傾向和高溫脆性。

用途：鎂合金在航空航天、汽車工業(yè)、3C產(chǎn)品圖1-21鎂合金壓鑄件應(yīng)用牌號代號化學成分（質(zhì)量分數(shù)）%力學性能（不低于)主要成份雜質(zhì)（不大于）σbMPaΔ%HBSAlZnMnMgFeCuSiNi總和YZMgAl9ZnYM57.5~9.00.2~0.80.15~0.5其余0.080.10.250.250.5200165表1-30常用壓鑄鎂合金的牌號、代號、化學成分及力學性能3.4.2、常用壓鑄鎂合金的牌號、代號、化學成分及力學性能3.4.3、各合金元素的作用和對合金性能的影響有利的元素鋁（Al）改善合金的力學性能；提高合金的耐蝕；改善合金的流動性；但是隨鋁含量的增加，鎂合金的沖擊韌性和斷裂韌性會降低。錳（Mn）控制雜質(zhì)鐵的含量。錳與鐵可形成鐵錳化合物，其密度大，熔點高，能以雜質(zhì)的形式從合金中除去，同時，對合金起到彌散強化的作用。當鎂合金中Fe/Mn大于0.04時，合金的耐蝕性和機械性能均會降低；改善合金的力學性能；鋅（Zn）提高合金的耐蝕性；改善合金的強度。雜質(zhì)元素Fe、Ni、Cu、Si等鐵（Fe）降低合金的耐蝕性，在YM5合金中，當Fe含量大于88ppm時，服飾速率急劇增加嚴重降低合金的力學性能，當鎂合金中Fe含量從0.0053（質(zhì)量）%增加到0.016（質(zhì)量）%時，合金的抗拉強度從188.5MPa降低到143.4MPa，延伸率從4.13%降低到2.51%。鎳（Ni）、銅（Cu）嚴重降低合金的耐蝕性。形成Mg2Ni、Mg2Cu等金屬間化合物，以網(wǎng)狀分布于晶界，這些化合物的電極電位比基體鎂正的多，因此極易形成很強的電偶，發(fā)生電偶腐蝕；降低合金的機械性能。3.4.4、鎂合金熔煉準備坩堝準備爐料將坩堝加熱到暗紅色（400~500℃）在720~740℃孕育處理在另一坩堝內(nèi)熔化熔劑RJ-1，保溫750~800℃爐料熔化后在700~730℃加入預(yù)熱的中間合金爐料全部熔化后，在720~740℃精煉約5~8min孕育處理后在720~740℃進行第二次精煉，約2~3分鐘升溫至760~780℃靜置10~15min，即可澆注圖1-22鎂合金熔煉流程四、總結(jié)4.1、常用壓鑄合金的種類？4.2、鑄造合金的鑄造性能主要指那些方面？4.3、常用壓鑄合金的熔點和澆注溫度一般是多少？4.3、常用壓鑄合金的特點是什么？答：常用的壓鑄合金有：鋁合金、鎂合金、鋅合金、銅合金答：流動性（充型能力），收縮性，熱裂和冷裂傾向，偏析答：鋁合金的熔點一般是：澆注溫度一般為：鎂合金鋅合金銅合金提示：一、從鑄造性能方面考慮，看四種合金的共同特點；二、各自的使用性能特點？補充知識：1、金屬材料的性能分類使用性能——在使用條件下表現(xiàn)出來的性能工藝性能——適應(yīng)加工的性能鑄造性能鍛造性能焊接性能切削性能熱處理工藝性能力學性能物理性能化學性能2、金屬材料的力學性能

2.1、強度強度是指金屬材料抵抗塑性變形（永久變形）和斷裂的能力。抵抗塑性變形和斷裂的能力越大，則強度越高。強度分為抗拉強度、抗壓強度、抗彎強度、抗扭強度和抗剪強度。

金屬材料的力學性能又稱機械性能，指金屬材料在外力作用下表現(xiàn)出來的性能，主要包括強度、塑性、硬度、韌性和疲勞強度等。圖1-23拉伸式樣示意圖

強度指標

試樣受到外力作用時，在其內(nèi)部產(chǎn)生大小與外力相等而方向相反的相互作用力，稱為內(nèi)力。單位截面積上的內(nèi)力稱為應(yīng)力，拉伸時的應(yīng)力用符號σ表示。1）彈性極限2）屈服點（又稱屈服強度）屈服強度——金屬開始發(fā)生明顯變形的應(yīng)力。塑性材料（如：低碳鋼）有屈服強度，脆性材料（如：鑄鐵）沒有明顯的屈服極限，一般用產(chǎn)生0.2%塑性應(yīng)變時的應(yīng)力作為屈服指標。材料服從胡克定律零件塑性變形影響著機器的正常運行，因此屈服強度是衡量材料強度的重要指標

3）抗拉強度抗拉強度是指試樣斷裂前能夠承受的最大拉應(yīng)力，用σb表示。4）抗壓強度抗壓強度是指試樣斷裂前能夠承受的最大壓應(yīng)力。

斷后伸長率是指試樣拉伸斷裂時的絕對伸長量與原始長度的百分比，用符號δ表示。即：金屬材料在外力作用下發(fā)生塑性變形而不被破壞的能力稱為塑性。1）、斷后伸長率

2.2塑性塑性指標

斷后伸長率大小與試樣尺寸有關(guān)。長試樣（l0=10d0)的斷后伸長率用δ10或δ表示，短試樣（l0=5d0)的斷后伸長率用δ5表示，同一材料的δ10＜δ5，但二者不能直接比較大小。2）、斷面收縮率

斷面收縮率是指試樣拉斷后，縮頸處（斷口處）橫斷面積的最大縮減量與原始橫截面積的百分比，用符號ψ表示。即：δ和ψ是材料的重要性能指標。它們的數(shù)值越大，材料的塑性越好。2.3、硬度布氏硬度HBS(HBW)洛氏硬度HRA，HRB，HRC維氏硬度HV主要用于各種退火狀態(tài)下的鋼材、鑄鐵、有色金屬；調(diào)制處理的機器零件應(yīng)用最廣，用于各種鋼鐵原材料、有色金屬、經(jīng)淬火后的工件、表面處理工件及硬質(zhì)合金等。顯微硬度符號壓頭總載荷/N常用硬度范圍應(yīng)用舉例HRA金剛石圓錐58870~85碳化物、硬質(zhì)合金、表面硬化工件HRB1/16鋼球98025~100低碳鋼、退火鋼、銅合金HRC金剛石圓錐147020~67淬火鋼、調(diào)制鋼表1-31常用洛氏硬度值的符號、試驗條件和應(yīng)用3、金屬材料的物理性能密度、熔點、導熱性、導電性、熱膨脹性、磁性等金屬鋁銅鎂鎳鐵鈦鉛錫元素符號AlCuMgNiFeTiPbSn密度/Kg·m-3×1032.78.941.748.97.864.5111.347.3熔點/℃6601083650145515391660327232線膨脹系數(shù)/℃-1×10-623.116.625.713.511.79.02923導電率/%60953423163714導熱系數(shù)/J(ms℃)-12.093.851.460.590.840.17磁化率21抗磁12抗磁抗磁182抗磁2抗拉強度/MPa80~110200~240200400~500250~330250~3001820延伸率/%32~4045~5011.535~4025~5550~704540布氏硬度/HBS204036806510045色澤銀白玫瑰紅銀白白灰白暗灰蒼灰銀白表1-32一些金屬的物理性能和力學性能4、金屬材料的化學性能耐腐蝕性能和抗氧化性能4.3.1、耐腐蝕性能：金屬材料在常溫下抵抗氧、水蒸氣及其他化學介質(zhì)腐蝕破壞作用的能力——耐腐蝕性能。4.3.2、抗氧化性：金屬材料在加熱時抵抗氧化作用的能力——抗氧化性金屬材料的耐腐蝕性和抗氧化性能統(tǒng)稱化學穩(wěn)定性。第四節(jié)壓鑄工藝參數(shù)的選擇任務(wù)：了解壓鑄工藝參數(shù)的含義和選擇方法

重點和難點：壓射力、脹形力、壓射速度、充填速度、澆注溫度、充填時間、涂料合理選擇壓鑄工藝參數(shù)是生產(chǎn)合格鑄件、正確設(shè)計壓鑄模的依據(jù)。壓鑄工藝參數(shù)主要包括壓射壓力、壓射速度、溫度和充填時間等。一、壓力1.1、壓射力1.1.1、定義：在壓鑄過程中，壓射力傳遞過程如圖所示。模具型腔壓射液壓缸壓射沖頭壓室熔融金屬在壓鑄過程中，壓射力的大小隨不同的壓鑄階段而變化.圖1-25壓射力與時間的關(guān)系時間壓力曲線壓力壓射速度曲線壓射速度現(xiàn)代壓鑄機一般按四級壓射系統(tǒng)設(shè)計，通常將第II、III階段合并為一個階段，稱三級壓射系統(tǒng)I克服摩擦力和空氣阻力II克服摩擦力和熔融金屬的阻力III摩擦力和熔融金屬的摩擦阻力IV正在凝固的金屬的阻力慢速封口階段金屬液積聚階段充型階段增壓階段1.1.2、壓射力計算（由壓射缸的截面積和工作液的壓力決定）：Fy=（PzgπD2）/4Fy=（PgπD2）/4Fy—壓射力（N）D—壓射缸的直徑（mm）Pg—壓射缸內(nèi)的工作壓力（MPa）Pzg—增壓后，壓射缸內(nèi)的工作液壓力（MPa）有增壓機構(gòu)時無增壓機構(gòu)時1.2、壓射比壓1.2.1、定義比壓——壓室內(nèi)，熔融金屬單位面積上所受的來自壓射沖頭的壓力。壓射比壓：充填結(jié)束時，壓射沖頭作用于單位面積金屬液面上的壓力。增壓比壓：壓實階段的比壓。py=Fy/A=4Fy/πd21.2.2、壓射比壓可按下式計算py—壓射比壓（MPa）Fy—壓射力（N）A—壓射沖頭截面積（mm2）d—壓射沖頭直徑（mm)壓射比壓與壓射力成正比，與壓射沖頭直徑成反比。可以通過調(diào)節(jié)壓鑄機的壓力或更換沖頭直徑來調(diào)節(jié)Pb與Pg(Pzg)一樣嗎？為什么？

熔融金屬實際得到的比壓等于計算比壓乘以壓力損失折算系數(shù)K，K的取值如下表：

直澆道入口截面積A1與內(nèi)澆口A2之比（A1/A2）>11<1K值立式冷壓室壓鑄機0.66~0.700.72~0.740.76~0.78臥式冷壓室壓鑄機0.881.2.3、比壓的作用（1）對充填條件的影響在高壓作用下充填型腔，合金的充型能力得到改善。（2）對壓鑄件機械性能的影響提高比壓：使鑄件的結(jié)晶組織細、細晶層增厚；提高鑄件的表面質(zhì)量，減少氣孔；提高鑄件的抗拉強度，但延伸率有所降低。表1-33壓力損失折算系數(shù)K比壓過高熔融金屬對模具型腔壁產(chǎn)生的沖刷劇烈而增大粘模傾向，降低模具壽命；過低鑄件組織不致密、輪廓不清晰。1.2.4、比壓的選擇（1）從鑄件的強度要求角度有強高要求和一般要求。有強度要求鑄件致密度高，應(yīng)采用高的壓射比壓。（2）從鑄件壁厚、形狀角度薄壁件選用較大的壓射比壓；形狀復雜的鑄件，比壓應(yīng)選用高一些；厚壁件，可以選用較小的充填比壓，但比壓不能過低，否則鑄件的強度達不到要求；為什么？參考表1-26選取1.3、脹型力1.3.1、定義熔融金屬在充填時，對型腔壁和分型面產(chǎn)生的作用力稱脹型力。壓實階段的脹型力最大。1.3.2、計算當脹型力作用在分型面上時，稱為主脹型力；而作用在型腔各個側(cè)壁方向時，則稱為分脹型力。脹型力可用下式表示：

Fz主＝Pb×A式中：Fz主——脹型力（N）Pb——壓射比壓（Pa）A——壓鑄件在分型面的投影面積總和，一般加30%作為澆注系統(tǒng)與溢流排氣系統(tǒng)的面積（mm2）二、速度2.1、壓射速度

2.1.1、定義及說明壓射沖頭推動金屬移動時的線速度稱為壓射速度（又稱為沖頭速度）。而壓射速度分為兩級，

Ⅰ級壓射速度亦稱為慢壓射速度，即壓鑄過程的I，II階段。Ⅰ級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0.3米/秒。（參照表1-27）

Ⅱ級壓射速度又稱快壓射速度，即壓鑄過程的III階段。一般在4～5米/秒范圍內(nèi)，近代的壓鑄機則較高，甚至達到9米/秒。

壓射速度（沖頭運動速度）充填速度（內(nèi)澆口金屬流動速度）2.1.2、計算公式：Ｕyh=(40V/πd2t)×[1+0.1(n-1)]高速壓射速度計算公式Ｕyh為經(jīng)驗估算：為高速壓射速度，一般在計算值的基礎(chǔ)上提高1.2~2倍?？梢愿鶕?jù)此速度來估算所選用壓鑄機與模具的型腔個數(shù)是否匹配。Ｕyh—高速壓射速度(mm/s)V—型腔容積(mm2)d—壓射沖頭直徑(mm)n—型腔個數(shù)t—充填時間（s）πd2*t*Ｕyh1/4=n*V×[1+0.1]

理論計算

2.1.3、快壓射速度的作用和影響：提高壓射速度可以提高合金的充填能力，有利于清除流痕、冷隔等缺陷，從而提高鑄件的機械性能和避免面質(zhì)量；速度過快會產(chǎn)生嚴重的渦流而卷入氣體，降低鑄件的機械性能2.1.4、快壓射速度選擇應(yīng)考慮的因素：（1）壓鑄合金的性能：熔化潛熱、合金的比熱、導熱性和凝固溫度范圍。（2）模具溫度：模具溫度高，壓射速度可適當降低。從延長模具使用壽命出發(fā)，應(yīng)選擇較低的壓射速度。（3）鑄件質(zhì)量要求：表面質(zhì)量要求高，薄壁復雜鑄件，采用較高的壓射速度。思考？2.2、充填速度（內(nèi)澆口金屬流動速度）2.2.1、定義：充填速度——是指在壓射沖頭作用下，金屬液通過壓鑄模內(nèi)澆口導入型腔的線速度，通常采用的內(nèi)澆口速度為15~70米/秒。2.2.2、計算：充填速度與壓射速度、內(nèi)澆口截面積和壓射比壓有關(guān)。（π·D2U1）/4=（π·d2U2）/4=AU式中：Ｕ1—壓射速度（mm/s)D—壓室直徑(mm)d—直澆道入口直徑(mm)A—內(nèi)澆口截面積(mm2)Ｕ2—熔融金屬在直澆道入口出的流速(mm/s)U—充填速度(mm/s)在壓鑄過程中，壓室、澆道和鑄型形成一個封閉系統(tǒng)，熔融金屬在不同位置的流量應(yīng)相同，即滿足下列方程：壓室中金屬液流量直澆道中金屬液流量內(nèi)澆口處中金屬液流量充填速度與壓射比壓之間有如下關(guān)系（經(jīng)驗公式）：

充填速度與壓射速度呈正比，與內(nèi)澆口截面積呈反比，與壓射比壓的平方根呈正比。U=k·（2P/ρ）1/2k—阻力系數(shù)（由于熔融金屬的粘性、表面張力、內(nèi)摩擦力等引起的阻礙）P—壓射比壓（Pa）ρ—熔融金屬密度（g/mm3）2.2.3、速度的作用：速度和壓力共同對鑄件的內(nèi)部組織、表面質(zhì)量和鑄件輪廓清晰其著重要作用。由上面的兩個關(guān)系式，總結(jié)充填速度與各要素的關(guān)系。如何調(diào)整充填速度？（1）從壓鑄件機械性能的要求角度考慮機械性能要求高，應(yīng)選用較小的內(nèi)澆口速度。（2）從壓鑄件結(jié)構(gòu)復雜性和壁厚的角度考慮薄壁、復雜，表面質(zhì)量要求高的鑄件，應(yīng)選用較高的壓設(shè)速度和內(nèi)澆口速度。部位直澆道橫澆道內(nèi)澆口充填速度15~2520~3530~60表1-34澆注系統(tǒng)各個部位充填速度推薦值m/s2.2.4、速度的選擇：可以降低由于渦流所帶入的氣體，減少鑄件組織內(nèi)部的縮孔。為什么？為什么？

在設(shè)計壓鑄模時﹐內(nèi)澆口設(shè)置一般應(yīng)預(yù)留出修模位置，以便在試模時修整內(nèi)澆口截面積大小。若內(nèi)澆口截面積過小，充填壓力損失增加，只有通過加大壓鑄機負荷來提高壓力，但會使得充填速度過大。這樣熔融金屬就呈噴射狀態(tài)進入型腔，壓鑄件內(nèi)部氣孔量增多，且模具受到的沖刷增大，降低了壽命。當澆口尺寸足夠大以后，充填速度的控制主要是通過調(diào)節(jié)壓射速度來實現(xiàn)。鑄件類型合金種類簡單厚壁鑄件一般鑄件復雜薄壁鑄件鋅合金、銅合金鎂合金鋁合金10~1520~2510~151525~3515~2515~1235~40125~30表1-35生產(chǎn)中常用的充填速度三、溫度3.1、金屬澆注溫度3.1.1、定義：

澆注溫度——是指熔融金屬自壓室進入型腔時的平均溫度。一般用保溫坩堝內(nèi)熔融金屬的溫度表示，由于壓室和沖頭的激冷作用，要求保溫坩堝內(nèi)的溫度比規(guī)定的澆注溫度高15~20℃3.1.2、澆注溫度對鑄件質(zhì)量的影響：（1）合金澆注溫度對充填流態(tài)有著直接影響。過高，易產(chǎn)生渦流而卷氣：過低：充型困難，易產(chǎn)生冷隔、表面流紋和澆不足等缺陷。（2）澆注溫度過高，鑄件內(nèi)氣孔增加，從而降低鑄件的塑性；（3）一般壓鑄合金中鐵含量隨溫度的升高而增加，而鐵含量增加這會降低合金的流動性，使結(jié)晶組織粗大，機械性能和耐腐蝕性能均會惡化。在實際生產(chǎn)中采用“高壓、低溫”澆注。3.1.3、澆注溫度的選擇：

通常在保證“成型”和滿足表面質(zhì)量要求的前提下，盡量采用低溫澆注，一般高于合金液相線溫度20~30℃。推薦壓鑄合金的澆注溫度見表1-36。

結(jié)構(gòu)特征合金壓鑄件壁厚<3mm壓鑄件壁厚〉3mm結(jié)構(gòu)簡單結(jié)構(gòu)復雜結(jié)構(gòu)簡單結(jié)構(gòu)復雜鋅合金420~440430~450410~430420~440鋁合金鋁硅系610~650640~700640~700610~650鋁銅系620~650640~720640~720620~650鋁鎂系640~680660~700660~700640~680鎂合金640~680660~700620~660640~680銅合金普通黃銅870~920900~950850~900870~920硅黃銅900~940930~970880~920900~940表1-36合金的澆注溫度℃3.2、模具溫度3.2.1、定義：

模具溫度是指模具工作時的溫度。Tm=1/3Tj±253.2.2、壓鑄模的工作溫度按下式計算Tm—模具工作溫度（℃）Tj—金屬澆注溫度（℃）壓鑄前要預(yù)熱模具，作用是：避免模具激熱而脹裂避免熔融金屬激冷而影響充型降低型腔中的氣體，有利于排氣。壓鑄模預(yù)熱一般采用煤氣噴燈、電加熱或感應(yīng)加熱等。3.2.3、模具溫度的作用及影響：（1）模具溫度對液流溫度、粘度、流動性、充填時間和充填流態(tài)等有較大影響。溫度過低：易產(chǎn)生表面缺陷，甚至不能“成型”；溫度過高：會產(chǎn)生粘模、鑄件頂出變形和模具局部變形或卡死等缺陷。（2）模溫對冷卻速度、收縮應(yīng)力等有明顯影響。溫度過低，收縮應(yīng)力增大，鑄件易產(chǎn)生裂紋。（3）影響鑄件的尺寸精度。模溫穩(wěn)定，則鑄件尺寸收縮相應(yīng)穩(wěn)定。（4）影響模具的使用壽命。（5）模溫對鑄件的機械性能也有影響。溫度過高，細晶層減薄，鑄件的強度有所下降。3.2.4、影響模具溫度的因素：（1）合金澆注溫度、澆注量，合金本身的熱性能。（2）澆注系統(tǒng)、溢流系統(tǒng)和冷卻加熱系統(tǒng)的設(shè)計。（3）模具材料的熱性能。（4）生產(chǎn)的頻率。（5）模具潤滑情況（潤滑可以起到隔熱和散熱的作用）。3.2.5、模具溫度的選擇與控制：（1）選擇：綜合考慮各方面的因素，如：鑄件大小、形狀，合金的性能，澆注條件等。不同壓鑄合金的壓鑄模預(yù)熱和工作溫度見表1-37。壓鑄件結(jié)構(gòu)特征金屬壓鑄件壁厚<3mm壓鑄件壁厚>3mm結(jié)構(gòu)簡單結(jié)構(gòu)復雜結(jié)構(gòu)簡單結(jié)構(gòu)復雜鋅合金預(yù)熱溫度連續(xù)工作保持溫度130~180180~200150~200190~220110~140140~170120~150150~200鋁合金預(yù)熱溫度連續(xù)工作保持溫度150~180180~240200~230250~280120~150150~180150~180180~200鎂合金預(yù)熱溫度連續(xù)工作保持溫度150~180180~240200~230250~280120~150150~180150~180180~220銅合金連續(xù)工作保持溫度250~350300~380200~300250~380表1-37不同合金的壓鑄模的預(yù)熱溫度和工作溫度（2）控制：設(shè)