培训教程 压铸

压 铸 复 习 资 料第一章 绪 论第一节 概 论 压力铸造是近代金属加工工艺中发展较快的一种少无切削的特种铸造方法。 最原始的压铸机于1856年问世，迄今已有近150年历史，从最早的手工压铸，到现在的全自动化计算机控制压铸，从最早的冷室压铸方法到现在的镁合金hot runner法，现代压铸已渗透到现代制造业的各个行业。 熔融金属是在高压、高速下充填铸型。并在高压下结晶凝固形成铸件。高压、高速是压力铸造的主要特征。 由于它具有生产效率高，工序简单。铸件公差等级较高（常用锌合金为IT10-13，铝合金为IT11-13），表面粗糙度好（锌合金为Ra1.6-3.2,铝合金Ra3.2-6.3），机械强度大，可以省去大量的机械加工工序和设备，节约原材料等优点，现已成为世界铸造业中一个重要组成部分。 锌合金压铸开始于1890年，铝合金压铸开始于1910年，铜合金压铸开始于1911年，镁合金压铸开始于1925年。 第二节 压力铸造的基本理论一、 典型的填充理论国外在30年代初期已有一些著名专家对压铸过程中金属的流转作了系统的试验研究，比较公认的有三种。1喷射填充理论（第一种填充理论）。它是由德国人学者L.Ffommel于1932年根据流体力学的定律，以理想流体为基础通过实验得出，在速度、压力均保持不变的前提下，金属液进入内浇口，冲击到正对面型壁处冲击阶段，经撞击后，金属聚集呈涡流状态，向着内浇口一端反向填充涡流阶段。最终填充成形。2全壁厚填充理论（第二种填充理论）这种理论认为：金属液通过内浇口进入型腔后，即扩张到型壁，然后沿着整个型腔截面向前填充，直到整个型腔充满为止。3三阶段填充理论（第三种填充理论）第一阶段：液态金属射入型腔后，沿着型腔各方向扩展，在正常的传热条件下，与型腔壁面相接触的部位形成一层凝固层，亦即铸件的表面层。第二阶段：铸件表面成壳后，型腔继续受到液体金属的填充，凝固层逐渐增厚，此时合金的粘度亦增，而处于中心部位的液体金属，在第二阶段结束时，尚处于液态，除了继续得到液体金属的补充外，仍可承受来自压室的压射压力。第三阶段：金属液全部充满型腔，连同浇注系统及压室形成一个封闭的水力系统，在这个系统中各处的压力均等。压射力仍可通过尚未凝固的内浇口作用于铸件，达到进一步增压的目的。三阶段填充理论比较全面地考虑了填充的全过程中的传热条件及金属的流动特性。 二典型压力时间曲线变化的分析 AB压射冲头从起始位置到金属进入内浇口之前这段时间。由于冲头与压室之间的磨擦及水锤等作用，出现较低的压力，磨擦力越大则压力越大。此阶段称为慢速封口阶段。 BD金属液到达内浇口前沿，内浇口为整个浇注系统中截面积最小，压射压力因而升高，出现一个峰值K，此阶段称为金属液积聚阶段。 DE金属液越过内浇口，变速填充型腔，通过内浇口的速度，称为浇口速度，此过程称为填充阶段。 EF型腔填充完毕，按照压射缸所调整的压力，使铸件在凝固阶段进一步致密的最终加压，其最终压力的大小，取决于压铸机压射系统的性能。此过程称为增压阶段。第二章 压铸合金及熔炼第一节 压铸合金的性能一 物理性能见表2-1 表2-1常用压铸合金的物理性能名 称密度（克/厘米3） 熔 点液相线固相线铝合金2.52.9575630545579锌合金6.7386387380381镁合金1.81.81607492 26.4铜合金8.58.85 885900 二、机械性能合金的机械性能是指它抵抗外力作用而表现出来的特性，也称为力学性能。一般以抗拉强度、屈服强度、塑性、延伸率、断面收缩率、硬度来衡量和反映金属和合金的机械性能。三、工艺性能1流动性合金的流动性，即指合金液充填型腔的能力，通常流动性好的合金有利于压铸结构复杂的薄壁铸件，获得尺寸精确，轮廓清晰的优质压铸件。合金的物理性质及结晶特点是决定流动性好坏的内因，合金的结晶潜热及热容量小而导热率大，且保持液态时间短，合金的凝固温度范围大，则使合金液的流动阻力大；这都会降低其流动性。从压铸工艺特点来讲，铸型的导热能力俞差，合金液在型腔中的流动阻力俞小，则合金液充填铸型的能力就俞强。反之，型腔导热系数俞大合金液冷却俞快，充型性能就下降，采用模具（铸型）温控装置及导热系数小的涂料，相对来说，均能提高合金的流动性。从浇注条件来讲，提高浇注温度可使合金液的热容量增大，延长了保持液态合金的时间，粘度减小，充型能力增强。但浇注温度过高，合金液吸气增多，氧化严重，铸件的一次结晶组织粗大，容易产生缩孔、缩松、粘模等缺陷。第二，采用较高的压射速度，可以改善合金液的充型能力。但是，应该防止因速度过高而造成涡流包气，影响铸件质量。第三，提高压射压力，也可使合金液的充型能力得到增强。提高充型能力，改善流动性的措施如下： 适当调整合金的成分，严格控制合金液熔炼工艺，净化合金液，减少合金液中的非金属杂物和气体，加入微量元素，细化晶粒。 增加铸型的溢流排气系统，提高除渣排气能力，采用导热率低的涂料。 合理设置浇注系统,适当提高浇注温度及压射速度。 慎重改进铸件结构，改善铸件的压铸工艺性。2收缩铸造合金从液态到凝固完毕，以及此后继续冷却至常温的过程中，都将产生体积和尺寸的变化，这种体积和尺寸的变化总称为收缩。 体收缩 式中：V0- 被测试合金的试样在高温to时的体积（cm3）。 V- 被测试合金的试样至温度t时的体积（cm3）。 缩孔与缩松：由于合金在液态及凝固期间产生体收缩的结果，使铸件在最后凝固的区域产生宏观或显微孔洞，统称缩孔。集中性缩孔，容积大而集中，多分布在铸件断面较厚（热节）且最后凝固的地方，分散性缩孔又称缩松，孔洞细小而分散，常与模具温度、压力传递有关。缩孔与缩松产生的基本条件是合金的液态收缩及凝固收缩远大于固态收缩。一般的规律是，合金的凝固温度范围愈小，则易形成集中缩孔；反之易形成缩松。同一种合金，过热度大时缩孔就大，过热度小时缩孔就小。 线收缩 式中：L0-被测试合金的试样在高温t0时的长度（毫米） L 被测试金属的试样降低至温度t时的长度（毫米）压铸件在铸型内收缩时，往往由于受到摩擦阻碍（铸件表面与铸型表面之间的摩擦力），热阻碍（铸件各部分冷却速度不一致而产生）,机械阻碍(铸型的突出部分或型芯的阻碍)等作用而不能自由收缩，故通常将铸件在这些阻力作用下实际产生的收缩，称为受阻收缩。也称阻碍收缩，阻碍收缩总小于自由收缩。设计模具时采用缩比，即将铸造收缩率E铸，计入名义尺寸，用下式表示： L型-L件E铸= 100% L件 式中：L型铸型尺寸（毫米） L件压铸件尺寸（毫米）常用合金的综合计算收缩率为：锌合金：0.30.5%，铝合金：0.30.6%，镁合金：0.40.8%，铜合金：0.61.0%。3热裂铸件的热裂，是指合金在高温状态形成的裂纹。铸件在凝固期间，因受铸型阻而不能自由的收缩时，在铸件内产生的收缩应力超过合金在该温度下的强度时，即产生热裂。热裂的外形曲折而不规则，裂口表面被强烈氧化。热裂按其在铸件的位置分为内裂和外裂，外裂常从铸件表面不规则处、尖角处、截面厚度有突变处开始，逐渐延伸至铸件内部，表面较宽内部较窄，有时会贯穿整个铸件断面。内裂产生于铸件内部最后凝固的地方，一般不会延伸至铸件表面。其裂口表面很不平滑。常有很多分叉，氧化较外裂纹轻。一般地说，合金凝固过程中开始形成完整的结晶构架的温度与凝固完毕的温度之差俞大，以及在此期间合金收缩率俞大，则合金的热裂倾向就俞大。例如：铝铜合金，铝镁合金的铸件，一般比铝硅合金的铸件热裂倾向要大。改进铸件结构，改进浇注系统等有效途径来避免铸件热裂缺陷的产生。4铸造应力根据应力产生的原因，可将铸造应力分为热应力，相变应力和收缩应力三种。热应力是由于铸件上相连接的各部分断面厚度不同，冷却时收缩的时间先后不一致所引起的，一般铸件薄壁中有压应力，厚壁中有拉应力。相变应力是由于有些合金在凝固以后的冷却过程中发生相变，伴随有体积的变化，并引起铸件尺寸发生变化的结果，对在相变时发生膨胀的合金来说，厚壁部分产生的相变应力为压应力，而薄壁部分产生的相变应力为拉应力。收缩应力是由于铸件收缩时受到铸型和型芯的阻碍所引起的，这种应力总是拉应力。防止铸件产生裂纹或变形，除铸件结构设计合理（即具有良好的压铸工艺性）外，在压铸工艺上应采取妥善措施，使合金同时结晶凝固。并尽可能使铸件壁厚均匀。避免合金局部积聚。转折处避免尖角，选择合理的浇注系统，以减少铸件各部分的温度差。总的目的是避免铸造应力的产生。对于有残留应力的铸件，可采取自然时效或人工时效等热处理工艺来消除，使之获得优质铸件。吸气各种铸造有色金属都有吸收气体的特性，处在熔炼或保温过程中的合金液，随合金温度的升高，所吸收气体的溶解度迅速增加。因此，除正确控制整个熔炼浇注工艺外，应尽量减少合金液在高温下保温，避免合金液过热，对极易吸合的合金，采取在覆盖剂保护下熔炼。这样才能避免气孔、针孔的产生。合密性合金气密性，是指其铸件承接高压气体或液体的作用而不渗漏的能力，它通常反映着铸件内部的致密程度。一般规律是，合金的凝固温度范围俞窄，铸件产生疏松的倾向俞小；凝固过程中析出气体俞少，产生析出性气孔（如铝合金的针孔）俞少，则合金的气密性俞高。合理选择合金牌号，尽可能降低合金的浇注温度，避免合金过热,恰当设计铸造工艺，以及采取快速冷在高压力下结晶等措施，都将有利于改善铸件的合密性。第二节 压铸合金选择要求 一、压铸合金的选取用要求 1过热温度不高时具有较好的流动性，利于充填复杂型腔，以获得表面质量良好的铸件。2线收缩率和热裂倾向要小，以免铸件产生裂纹，以利提高铸件尺寸精度。3结晶温度范围要小，防止产生缩孔和缩松，提高铸件质量。4具有一定的高温强度，以防止推出铸件时产生变形或碎裂。5在高温下有较高的强度，以适应大型薄壁复杂铸件生产的需要。6与金属型腔相互之间的亲和力要小，以减少粘模和相互合金化。7具有良好的加工性能和一定的抗腐蚀性。二、压铸合金分类压铸合金分为铸造有色合金和黑色金属合金，铸造有色合金应用最广泛，但是，所有铸造有色合金不能都用作压铸合金。 第三节 压铸铝合金及熔炼一、铝合金分类按其所含的主要元素不同，分为四种，即铸造铝硅合金、铸造铝铜合金、铸造铝镁合金和铸造铝锌合金。二、压铸铝合金的特点1 铸造性能好2 密度小（2.52.9克/厘米3），比强度（ br）高.3 耐蚀性、耐磨性、导热性和导电性好。4 铝硅系合金有粘模倾向，切削性能较差。5 对金属坩埚腐蚀严重。6 体积收缩率大，易产生缩孔。 三、压铸铝合金中各元素的作用与影响1 硅 硅是大多数压铸铝合金的主要元素。它能改善合金的铸造性能。合硅量至11.7%时，硅与铝形成共晶体,提高合金的高温造型性，减少收缩率。当含硅量超过共晶成分，而铜、铁等杂质又多时，即出现游硅的硬质点，使切削加工困难。 2铜 增加含铜量，能提高合金流动性，抗拉强度和硬点，但降低了耐蚀性和塑性，热裂倾向增大。 3镁在高硅铝合金中加入少量（约0.20.3%）的镁，可提高强度和屈服极限，提高了合金的切削加工性，含镁8%的铝合金具有优良的耐蚀性，但其铸造性能差，在高温下强度和塑性都低，冷却时收缩大，故易产生热裂和形成疏松。4锌锌在铝合金中能提高流动性，增加热脆性，降低耐蚀性，故应控制锌的含量在规定范围内。5铁在所有铝合金中都含有害杂质，因铝合金中铁含量太高时，降低机械性能，流动性减低，热裂性增大，当含铁量在0.6%以下时。合金对模具的粘附作用十分强裂，当超过0.6%后, 粘模现象便大为减轻，故含铁量一般应控制在0.61%范围内对压铸是有益的，但最高不能超过1.5%。6锰锰在铝合金中能减少铁的有害影响，一般铝合金中允许有0.5%以下的锰存在。含锰量过高时，会引起偏析。7镍镍在铝合金中能提高合金的强度和硬度，降低耐蚀性。四、铝合金的熔炼 高质量的合金液应具有如下三个条件 化学成分符合标准，成分均匀。 气体、氧化夹杂、熔剂夹灰少，不致在铸件中形成气孔和夹渣。 变质良好，组织细化，铸件能获得良好的结晶组织。 提高铝合金质量的措施1防止增铁在熔炼和压铸过程中，随着熔炼温度的升高和保温时间的增长，铁的熔解量不断增加，温度俞高，时间俞长，增铁就愈多。防止铝合金增铁的措施是： 所有与铝液接触的铁质坩埚和工具表面必须定期清理，并涂喷适宜的专用涂料，以避免与铝液直接接触。 选用尽可能低的熔炼温度，避免不必要的过热和长时间保温。 当熔炼温度过高时，应使用非铁质的坩埚及工具。2防止氧化铝合金在加热过程中，其表面很快被氧化，并随温度的升高，氧化加剧，铝合金液的氧化会产下如下的不良后果。 造成合金的烧损。 恶化合金的铸造性能。如降低充能力，增大形成孔洞、裂纹等倾向。 降低机械性能，尤其是影响冲击韧性和疲劳极限。 恶化切削加工性能。为了减少铝合金的氧化，除选择适当的熔炼用炉外，压铸生产中应采用保温炉保温，切忌边熔化，边压铸生产，尽可能减少搅拌，保持液面氧化膜完整，避免合金液不必要的过热和尽量缩短合金在保温炉中的时间。3防止吸气 水气：它来自炉气，未经充分干燥的炉料、精炼剂、复盖剂、变质剂，未经充分干燥的炉衬、坩埚及工具上的涂料，以及残留在坩埚、工具和炉料上的含水溶剂，这些水气与铝反应为：2AL+3H2OAL2O3+6H 产生氢，氢以原子态进入铝液。 油污来自带有油脂的炉料及工具，油脂与铝反应生成氢。 炉料上带有含水腐蚀物。减少铝合金液吸收气体，合金原材料应妥善存放，防止受潮。使用前需充分预热烘干；对熔炼坩埚、工具都应充分预热以去除水汽后再使用。为了清除铝合金液中的气体，所有铝合金液浇注之前都必须进行除气精炼。4精炼铝合金在熔炼过程中，去除非金属夹杂物(各种固态氧化物)和气体的工序，一般称为“精炼”。 通氮精炼法又称惰性气体除气法基本原理：将氮气通过一定的工艺装置进入铝液的底部，氮以气泡的形式从铝液的底部向上浮起时，由于在气泡和铝液接触的界面上存在氢的分压差，气泡内氢的分压很低，在氢分压趋于平衡的过程中，合金液中的氢就不断地进入气泡，当气泡上升到液面后，氢即随之逸入大气中，气泡在上升的过程中，同时吸附氧化渣及其固定杂质，使之一起上浮到液面。惰性气体在使用前应将其冷凝脱水，以防止水分进入铝液。 通氧精炼法（略） 氯化物精炼（略）5变质处理在铝合金熔炼时，除按规定加入合金元素外，常加入少量的添加物（有时也称为合金元素）。使合金凝固时结晶条件发生变化。从而使合金组织细化，使合金的机械性能、抗热裂性、气密性可以得到提高和改善，但合金的流动性有所降低，这个过程即称为变质处理。第四节 压铸锌合金一、锌合金的特点1熔点低（380410）；合金熔化和保温方便，摸具寿命长。2 铸造工艺性好，可压铸特别复杂的薄壁铸件。3 和铁亲和力小，不易粘附模具。4 具有良好的常温性能。5 焊接性和电镀性良好。6 比重大（6.67.0）。7 抗蚀性差，易产生晶间腐蚀，进而发生老化。8 锌对有害杂质的作用极为敏感，为了确保铸件质量，必须采用纯度高的原材料进行熔制，并对合金进行严格管理。 二、压铸锌合金中各元素的作用与影响。 1铝铝含量一般在3.54.5%范围内，铝能减少熔融的锌对黑色金属侵蚀，并能细化晶粒，强化合金，随着铝含量的提高，合金的强度及冲击值均有显著提高。铝含量大于5%时，合金变脆，低于3.5%时流动性能和机械性能有所降低，热裂倾向和收缩率增大。2铜铜在压铸锌合金中，能显著地抑制晶间腐蚀，并能提高合金的硬度和强度。当铜含量超过1.5%时，抗蚀性不再提高，当铜含量4%时，冲击强度降低。3镁在压铸锌合金中含量极少，但对晶间腐蚀现象有明显的抑制作用，并有细化晶粒和提高硬度的作用，一般以0.04%为宜。镁含量超过0.08%时，会使合金有热脆性，降低冲击强度和充型能力。4铁、硅铁杂质会产生铁铝化合物。铁含量过多时，对切削加工性能，电镀前抛光和充型性能都有影响，硅杂质是随铝的加入而带入的。硅不熔解于锌中，而以结晶硅出现，含量虽少，但也对切削加工性能不利。三、锌合金的熔炼工艺特点熔炼温度应控制在440480，浇注温度为400440。第五节 压铸镁合金镁合金是良好的轻型结构材料，在世界上工业发达国家，已普遍应用于汽车、笔记本电脑、手机等各个行业，镁合金的压铸在我国才刚刚起步，其成套技术主要依赖于引进。一、压铸镁合金的特点1 比重小（r=1.8），相当于铸铁的25%左右。2 比强度大。3 具有良好的刚度和减震性。4 铸件尺寸稳定。5 和铁亲和力小，不易粘模。6 切削加工性能优良。7 高温脆性、热裂倾向大。8 耐蚀性差。二、 压铸镁合金中各元素的作用与影响。 1铝铝在镁合金中为基本组元，与镁形成共晶体，改善流动性。能提高强度、硬度，而耐蚀性降低，由于铝的比重较小，是镁合金的最好强固剂。铝的含量超过9%时，合金的强度和延伸率将发生突然的下降。2锌锌含量在0.8%时,能提高镁合金的流动性和机械性能,并可减少铁和镍等杂质的腐蚀作用。锌含量1%时，会引起合金的高温热脆性。3锰锰在镁合金中能大大提高其耐蚀性，还能中和铁在合金中的有害作用。当含锰量为0.5%以下时，能改善合金的机械性能。4硅少量的硅能改善镁合金的流动性和造型性，但降低塑性和而耐蚀性（尤其合金中含有铁时）。5铁铁不溶于镁，而存在于晶粒之间。当合金中有锰时，则铁和锰组成化合物沉淀，铁在镁合金中降低合金的机械性能和耐蚀性，是极有害的杂质，应严加控制。三、压铸镁合金的熔炼镁与氧生成疏松的氧化膜，不能阻止镁的继续氧化。在熔炼温度下，镁液与氧强烈氧化而燃烧，镁液遇水极易爆炸，引起镁液剧烈飞溅。所以，镁合金熔炼一定要严格按工艺进行，避免发生爆炸出现伤人事故。 第三章 压铸机压铸机是压铸生产的最基本的设备，是压铸生产中提供能源和选择最佳压铸工艺参数的条件，是实现高压、高速压铸特点而获得优良压铸件的保证基础。 第一节 压铸机分类一、压铸机的分类压铸机通常按压室的受热条件的不同分为冷室压铸机和热室压铸机两大类。冷室压铸机又因压室和模具放置的位置和方向不同分为卧式、立式和全立式三种。 热室压铸机的主要特点是压室和压射冲头浸在熔融的金属中，主要用于低熔点合金，如锌合金。冷室压铸机的主要特点是压室和压射冲头不浸在熔融的金属中，对所有熔点都适用。热室压铸机：优点： 结构简单，操作方便； 金属氧化、夹杂少； 生产效率高。缺点： 比压较低； 压室更换不便。冷室压铸机：优点： 比压高，能获得组织致密的铸件；能压铸较大的铸件； 能压铸高熔点合金铸件。缺点：能源消耗较大； 操作麻烦； 生产效率比热室低。 第三节 压铸机的基本结构压铸机的基本结构由下列几个部分组成。1 合模机构；2 压射机构；3 液压传动系统；4 控制、操作系统；5 机座与油箱；6 预击器及液压抽芯器；7 冷却、润滑系统；8 安全防护装置。一、 合模机构（又称合型机构） 压铸机的开、合模机构称合模机构是带动压铸模动模部分使模具分开或合拢的机构。 现代压铸机通常采用液压、曲肘式合模机构，应了解其工作原理。二 压射机构 压铸机的压射机构是将熔融金属推进模具型腔填充成形成为铸件的机构，压射过程的压力、速度等主要工艺参数，都是由它而产生。 现代压铸机的压射结构的主要特点是三级压射。也就是低速排除压射室中的气体，高速填充型腔和不间断地给液态合金施以稳定的高压。即为两级速度，一级增压。为了实现三级压射的目的，对压射机构提出了如下的原则和要求：1 慢速压射速度应无级可调。2 快速压射速度应大于4米/秒。3 从慢速压射到快速压射的过渡转换距离应在3050毫米以下,不得超过80毫米.4 建压时间应低于30毫秒.5 压射及增压压力冲击峰值不应超过额定压力的30%.6 各压射工艺参数应能独立调节而互不干扰. 要求 :给一张压铸机工作原理图,能熟练地说出设备的工作原理,能因为设备的原因造成压铸件的质量问题,而找出设备原因并能使问题得到解决. 三.液压传动系统 要求:全面了解液压传动系统的各组成部分功用,并能识别液压原理图. 四.控制、传动系统要求：对各种压铸机能操作自如。其余部分略，有关设备资料自己借阅或复印设备说明书复习。第三节 压铸机的维修和保养 对压铸机进行维修和保养的内容，按检查时间分，可分为每日（每班）检查，每周检查，每月检查，以及本年检查等四种类型。 要求：每种类型的检查内容必须做到熟练自如，应用自如。掌握液压故障、电器故障及其排除方法。 压铸机常用故障及排除方法见附表3-1。 第四章 压铸模 压铸模是压铸生产中的重要工艺装备，对压铸件的质量起着重要的作用，其重要作用是：1 决定着铸件的形状和尺寸公差等级。2 其浇注系统（特别是浇口位置）决定了熔融金属的填充状况。3 溢流排气系统影响着熔融金属的溢渣排气条件。4 控制和调节压铸过程的热平衡。5 决定了铸件的表面质量及变形程度。6 模具的强度限制了压射比压的最大限度。7 影响着生产操作的效率。 要求：掌握复杂压铸模的结构，熟习各部分功能与作用，并能对模具设计不合理的部位进行改进。第一节 压铸模的结构一 压铸模主要组成部分及作用见表4-1。表4-1序号各部分名称作 用1定模定模是压铸模的主要组成部分，与机器压射部分相连接，并固定在压铸机的定模板上，浇注系统与压室相通，是铸件型腔（镶块）的一个重要部分。2动模动模是压铸模的另一重要组成部分。它与定模组成压铸模成型部分一个整体，它一般固定在模架上，模架又固定在压铸机的动模板上，随动模板作开合运动，与定模部分分开、合拢，一般抽芯机构和顶出机构全在这个部份。3成型部分（又称型腔及型芯部份）成型部分由镶块及型芯组成装在动、定模上，模具在合拢后，构成铸件的成形空腔，通常称型腔，是决定铸件几何形状和尺寸公差等级的部位。4浇注系统浇注系统是熔融金属进入型腔的通道，它是沟通模具型腔与机器压室的部份，对压铸工艺因素、速度、压力、以及排气、排渣、填充条件起着主要作用。5模架是将模具各部分按一定的装配程序和位置组合和固定后，安装到机器上的构架。6顶出机构（又称推出机构）开模时，将铸件从模具中顶出的机构，一般随动模的开启过程顶出铸件，这套机构设置在动模中。7抽芯机构是抽动与开合模方向运动不一致的成型零件活动型芯的机构，合模前或后完成插芯动作，在铸件顶出前完成抽芯动作。8溢流系统（又称排溢系统）根据熔融金属在模具内的填充情况而开设的排气通道，排溢集渣包，一般开设在模具的成型零件上。9导向部分是引导定模和动模在开模与合模时可靠地按照一定方向进行运动的导准部份，一般由导柱、导套组成。10预复位机构合模时使顶出机构退入动模内的复位机构。二 模具成型零件的材料和热处理要求：成型零件名称模具材料牌号热处理HRC动、定模、型芯镶件3Gr2W8VHRC4348浇通镶件、浇口套、分流锥4Gr5MoV1SiHRC4248 要求：了解模具零件的热处理工艺，并对零件失效进行分析。第二节 浇注与溢流系统 压铸模的浇注系统是引导熔融金属填充型腔的通道。对金属液的流动方向，排气条件，模具的热分布，压力的传递、填充时间和填充速度等各个方面，起着极为重要的控制与调节作用。 溢流系统是熔融金属填充型腔的过程中，排除气体，清除涂料余烬，以及冷金属的通道和处所。它与浇注系统共同对填充条件和模具的热分布起着控制作用，对铸件质量也起着极其重要的作用。一 浇注系统 浇注系统主要由直浇道、横浇道、内浇口以及余料所组成。 (一).直浇道.(略) (二).横浇道. 横浇道的主要作用是使金属液平稳地流向内浇口进入型腔,以达到传递压力,并成理想流态填充型腔.其要求为:(1)在浇道内不产生紊流,在型腔中避免产生旋涡包气;(2)减少金属液的热量损耗;(3)减小金属液的流动阻力;(4)起到模具的热平衡作用;(5)在金属液充满型腔后未凝固前传递静压力,以保证铸件的致密性;(6)保证有足够的金属液流量,合理选择横浇道截面. (三).内浇口 内浇口是指横浇道末端到铸件型腔之间的一段距离，是熔融金属在压力推动下直接进入型腔的通道，它起到调整从横浇道输送过来的金属液的速度，使之成为理想的流态，程序地填充型腔，它对铸件的质量、合格率、生产效率都有极大的影响。1 内浇口位置的选择： 1).取在金属液填充流程最短、铸件壁厚最厚的部位. 2).取在金属液流进入型腔不起旋涡,排气顺畅的部位. 3).尽可能取在金属液流不正面冲击型芯的部位. 4).应开设在铸件不易变形的部位. 5).应开设在有利于压力传递和溢流排气的部位. 6).应设置在铸件成形后容易剥除或冲切浇口的部位. 7).对耐压或不允有气孔存在的铸件,内浇口应设置在金属液最终都能保持压力的部位.2.内浇口截面积的计算(采用流量计算法) 式中 Ag- 内浇口截面积（mm2） G - 通过内浇口的金属液质量(g) - 液态金属的密度 Vg- 内浇口处金属液的流速（m/s） t - 型腔的充填时间（s） 二、溢流系统 溢流系统包括溢流槽、排气槽，同浇注系统一起，对提高铸件质量，保持模具的热平衡，消除铸造缺陷，起着重要的作用。 溢流槽又称集渣包。它的基本作用是积聚首先进入型腔的泠污金属液和裹有气体的金属液，以及平衡模具温度，一般开设在金属液流程的末端，或在二股金属液流汇合的前端型腔处设置合适的溢流槽及排气槽以改善填充条件，提高铸件质量。1溢流槽的作用： 排除型腔中的气体，储存混有气体和涂料残渣的冷污金属液，与排气槽配合，引出型腔内的气体，增强排气效果。 控制金属液填充流态，消除局部产生的涡流。 转移缩孔、缩松、涡流裹气和产生冷隔的部位。 调节模具各部分温度，改善模具热平衡状态，减少铸件流痕，冷隔和欠铸的缺陷。 当型腔内不宜设置顶杆时,可利用溢流槽推出铸件,防止铸件变形,或避免在铸件表面留有推杆痕迹。 当动、定模型腔内的铸件包紧力接近时，可利用溢流槽来增大动模的包紧力。使铸件留在动模部位。 采用大容量溢流槽,以容纳首先进入型腔流程过长而冷却或污染的金属液,改善填充条件,提高铸件质量。 利用溢流槽可作为切除浇口、飞边时的定位部分。 可以调整型腔周围金属液的压力。2.设置溢流槽的位置及形状应考虑以下几点: 横浇道末端或型腔深处。 金属液最后填充的部位。 金属液汇合处及容易产生涡流卷气或氧化夹杂的区域. 需要防止涡流及紊流、改善液态金属流动状态的部位。 内浇口两侧或其他金属液不易直接填充的死角部位。 大平面等容易产生铸件缺陷的部位。 型腔温度较低的部位，借以提高型腔温度。 铸件壁厚变化大，过薄难以填充的部位。 铸件壁厚较厚容易产生缩孔的部位。 其他排气条件不良的区域。 二排气槽 在压铸时，压室型腔内的部分气体(约30%)不能从型腔内排出,而被卷入金属液中,在填充过程中会产生反压力返使流速下降,造成铸件冷隔、欠铸、气孔、疏松等缺陷。为了消除由此而产生的铸件缺陷，故模具上一定要设置排气槽。 排气槽一般与溢流槽配合，设置在溢流槽后端，在有些情况下也可在型腔的部位单独布置排气槽。第三节 压铸模的使用和维护保养 一、模具的使用 1模具拆下之前必须加油润滑，揩擦清洁，确保不因涂料粘结咬死型芯等活动部位。 2模具必须进行预热，达到所需温度后，经36次空载循环操作，方可正常使用。 3模具在生产一定数量的铸件后应进行去应力回火处理，使热疲劳裂纹在尚未出现的孕育期内进行消除应力。这是提高模具寿命的一项有效措施。铝合金压铸模一般应在使用10000次左右进行去应力回火处理。第五章 压铸工艺压铸工艺是将压铸机、压铸模和压铸合金三大要素有机的组合而加以综合运用的过程，而压铸时金属填充型腔的过程，是将压力、速度、温度以及时间等工艺因素得到统一的过程。第一节 压 力压力的存在是压铸工艺区别于其他铸造方法的主要特点，压力是使铸件获得组织致密和轮廓清晰的重要因素。在压铸生产中，压力的表示形式有压射力和比压两种：一、压射力压射力是压铸机压射机构中推动压射活塞运动的力。是反映压铸机功能的一个主要参数，其计算公式如下： D2 P射=P2g 4式中P射压射力（牛） P2压射缸的压射腔内工作液的压力（对于无增压的压铸机来说为管通压力）（帕Pa）； D压射缸直径（厘米） G重力加速度数值9.80655M/S2(米/秒2)二、 比压压室内熔融金属在单位面积上所受的压力称为比压。比压也是压射力与压室截面积的比值关系换算的结果，其计算公式： P射P比= F室式中P比比压（帕）；F室压室截面积（厘米2），又可用压室直径换算； d2即F室= 4 式中d压室直径（厘米）比压是熔融金属在填充过程中各阶段实际得到的作用力的大小的表示方法，反映了熔融金属在填充的各个阶段以及金属流经各个不同截面积时的力的概念。将填充阶段的比压称为填充比压（又称压射比压，以P比压表示；增压阶段的比压，称为增压比压，以P比增表示。填充比压用来克服浇注系统和型腔中的流动阻力，而增压比压则是决定了正在凝固的金属所受到的压力以及这时所形成的胀型力的大小。三、压力的作用和影响 比压对铸件机械性能的影响比压增大，结晶细，结晶层增厚，由于填充特性改善，表面质量提高，会孔影响减轻，从而抗拉强度提高，但延伸率有所降低。 对填充条件的影响。合金熔液在高比压作用下填充型腔，合金温度升高，流动性改善。有利于铸件质量的提高。四、影响压力的因素 压铸合金的特性，如熔点、流动性等，熔点高，有效比压越大。 合金浇注温度和模具温度，温度过低，压力损耗增大。 铸件结构和浇注系统设计，填充阻力越大，压力有效率越低。 压铸机压射系统特性和增压效果。采用分调增压压射系统，能改善压射特性，有效地提高铸件质量。分调压射系统特点： 压射贮能器和增压贮能器是分开的，互不干扰。 增压贮能器压力可单独调节，提高增压速度和可靠性。 采用活塞式贮能器，提高贮能效率，缩短油路,提高压射速度。 采用新型液控阀，提高开启速度，缩短转换时间，从而取得良好的效果。五、比压的选择比压的选择可按如下的情况考虑：1 根据铸件的强度要求考虑。对于有强度要求的，应该具有良好的致密度，此时应采用高的增压比压。2 根据铸件的壁厚考虑。对于薄壁铸件，型腔中的流动阻力较大，故要有较大的填充比压，才能保证达到需要的内浇口速度。对于厚壁铸件，一方面选定的内浇口速度较低，并且金属的凝固时间较长，可以采用较小填充比压；另一方面，为了使铸件具有一定的致密度，还需要有足够的增压比压才能满足要求。对于形状复杂的铸件，填充比压应选用高一些。六、胀型力的锁模力压铸过程，填充结束并转为增压阶段时，作用于正在凝固的金属上的比压（增压比压），通过金属（铸件浇注系统、排溢系统）传递于型腔壁面，此压力称为胀型力（又称反压力）。胀型力可用下式表示，即P胀=P比增A投g式中P胀胀型力（牛），P比增增压比压（帕）A投承受胀型力的投影面积（厘米2），g重力加速度，9.80665米/秒2。分型面胀型力是选定压铸机锁模力大小的主要参数之一，通常情况下必须使锁模力大于计算得到的胀型力P胀分，否则在金属液压射时，模具分型面会被胀开，而对于分离状态，不但产生金属飞溅，而且使型腔中的压力无法建立，铸件尺寸公差难以保证，难以成形。锁模力（即合模力）是选用压铸机时首先要确定的重要参数。保证铸件的尺寸公差等级，按以下公式计算，P锁KP胀分 式中P锁压铸机的锁模力（牛） K安全系数（一般取K=1.3）第二节 压射速度压铸生产中，速度的表示形式常为冲头速度和内浇口速度两种。一、 压射速度 压室内的压射冲头推动熔融金属移动时的速度称为压射速度（又称冲头速度）。而压射速度又分为两级，级压射速度并称慢压速度，是指冲头起始动作直至冲头将室内的金属液送入内浇口之前的运动速度，一般为低于0.3米/秒。级压射速度又称快压射速度，是由压铸机的特性所决定， 1快压射速度的作用和影响 快压射速度对铸件机械性能的影响提高压射速度，动能转化为热能，提高了合金熔液的流动性，有利于消除流痕、冷隔等缺陷，提高了机械性能和表面质量，但速度过快时，合金熔液呈雾状与气体混合，产生严重涡流包气，机械性能下降。 压射速度对填充特性的影响。压射速度的提高，使合金熔液在填充型腔时的温度上升，有利于改善填充条件，可压铸出质量优良的复杂的薄壁铸件。但压射速度过高时，填充条件恶化，在厚壁铸件中尤为显著。2 快压射速度的选择和考虑的因素 压铸合金的特性:熔化潜热和合金的比热和导热性，凝固温度范围。 模具温度高时，压速可适当降低，在考虑到模具热传导状况，模具设计结构和制造质量，以及提高模具寿命，亦可适当限制压射速度。 铸件质量要求；表面质量要求高和薄壁复杂件，采用较高的压射速度。二、内浇口速度当机器的压射系统在性能优良时，熔融金属通过内浇口处的速度可以认为不变（或变化很小），这个不变的速度，称为内浇口速度，又称初绐速度。熔融金属在通过内浇口后，进入型腔各部分流动（填充时），由于型腔的形状和厚度（铸件壁厚），模具热状态（温度场的分布）等各种因素的影响，流动的速度随时在发生变化，这种变化的速度称为填充速度。三、速度的选择如果对压铸件的机械性能，如抗拉强度和致密性提出了高的要求，早不应选用过大的内浇口速度（V内）。如果压铸件结构是复杂的薄壁零件，并对其表面质量提出了较高的要求，应选用较高的压射速度（V射）和内浇口速度（V内），完全是必要的。四.内浇口速度与压射速度，压室直径和内浇口截面积有关，可通过以下方面调整： 调整压射冲头速度。 更换压室直径。 改变内浇口截面积。 五.速度、压力的分析 1增压起点对压铸件质量的影响。 在型腔尚未填充或填充中途，增压缸提前动作，增压缸活塞动作也终止，故无法形成增压后的高比压，铸件在较低压力下结晶成形，严重影响质量。 增压转换过迟，铸件已凝固，增压压力虽建立，但不能起到作用。 正确的增压转换点，应选择在型腔基本填充满前，立即进行增压，方能获得预期效果。 2压射室和冲头磨损的原因分析。压射冲头咬伤卡住，严重影响压力的传递和压射速度的稳定以及铸件质量和生产的正常进行。其原因甚多，主要原因是由于温度的波动，使压射室和冲头的间隙也都处于不断变化的状态。这种间隙变化，在大直径的压射室中，尤为显著，故压射室直径越大，冲头寿命越短，咬伤卡住的现象越严重。第三节 温 度压铸中所指的温度是指浇注温度和模具温度。温度控制是获得优良铸件的重要因素。一、浇注温度熔融金属的浇注温度是指定自压室进入型腔时的平均温度，一般以保温炉的温度表示。1 浇注温度的作用和影响合金温度对铸件机械性能的影响，随着合金温度的提高，机械性能有所改善，但超过一定限度后，性能恶化，主要原因是： 气体在合金中的溶解度，随温度的升高而增大，虽然熔解在合金中的气体，但在压铸过程中难以折出，对塑性是有影响的。 含铁量随合金温度升高而增加，使流动性降低，结晶粗大，性能恶化。 铝合金、镁合金随温度升高氧化加剧，氧化夹杂物，使合金性能恶化。因此合金过热，易产生缩孔、裂纹、气孔、氧化夹杂物，故机械性能降低。合金温度过低，也会产生成分不均匀，流动性差，影响填充条件，产生缺陷。合金温度对填充特性的影响，合金温度对填充流态有直接影响。浇注温度过高，又在高速的作用，易产生紊流、涡流包气，在凝固范围较宽的合金，采用高压、低温（半凝固状态），低速浇注，有利于形成顺序填充，提高铸件质量，且易引起粘模和熔蚀，不利于模具热平衡，也使模具寿命降低，故正确选择合金浇注温度颇为重要。2选择浇注温度的重要因素影响合金温度主要的因素有： 合金的性质：熔点、热容量、凝固范围等，对镁合金热量小，浇注温度可偏高一些，以有利于填充成形，凝固范围宽的合金，可采用低温低速高压和较厚的内浇口，对厚壁铸件质量可取得良好的效果。 铸件结构的复杂程度。 模具温度较高时，可适当降低浇注温度。 比压和压射速度，均对合金温度有直接影响，动能转化为热能，使合金温度升高。3合金温度的选择压铸合金浇注温度一般为：锌合金：400 430，铝合金：650690，镁合金：640700。二、模具温度1模具温度的作用和影响 在填充过程中,模温对金属液流温度、粘度、流动性、填充时间、填充流态等均有较大影响,模温过低时，表层冷凝后又为高速液流破碎，产生表层缺陷，甚至不能“成型”，模温过高时，虽有利获得光洁的铸件表面，但易出现收缩凹陷。 模温对合金熔液冷却速度、结晶状态、收缩应力均有明显影响。模温过低，收缩应力增大，铸件易产生裂纹。 模温对模具寿命影响甚大，激烈的温度变化，形成复杂的应力状态，频繁的应力交变导致早期龟裂。 模温对铸件尺寸公差等级的影响，模温稳定，尺寸公差等级也得以提高。2、影响模具温度的主要因素： 合金浇注温度、浇注量、热容量和导热性。 浇注系统的溢流槽的设计，用以调整平衡状态。 压铸比压和压射速度。 模具设计、模具体积大，热容量大，模具温度波动较小。模具材料导热性能好，温度分布较均匀有利于改善热平衡。模具合理预热，提高初温，有利于改善热平衡，提高模具寿命。 生产频率越快，模温升高，在一定范围内对铸件和模具寿命都是有利的。 模具润滑起到隔热和散热作用。3、模具温度对机械性能的影响模具温度提高，改善了填充条件，使机械性能得到提高。模温过高，合金溶液冷却速度降低，结晶层厚减薄，晶粒较粗大，故强度有所下降。为此，要获得质量稳定的优质铸件，必须将模具温度严格控制在最佳的工艺范围内。这就必须应用模具冷却加热装置，以保证模具在恒定温度范围内工作。4、模具温度的选择推荐的模具温度：锌合金160-200，铝合金：200-260第四节 时 间压铸工艺上的“时间”是填充时间、增压建压时间、持压时间及留模时间，“时间”在压铸工艺上是至关重要的。一、填充时间：熔融金属在压力下开始进入型腔直到充满的过程所需的时间称为填充时间。填充时间是压力、速度、温度、模具的浇注与溢流系统的特点，合金的性质，以及铸件结构（壁厚）等多种因素结合以后所产生的结果。因此，也是填充过程中各种因素相互协调程度的综合反映。1. 填充时间的选择原则：. 合金浇注温度过高时，填充时间可选长些;. 模具温度高时，填充时间可选长些;. 铸件厚壁部分离内浇口远时,填充时间可选长些;(4). 熔化潜热和比热高的合金,填充时间可选长些;二. 增压建压时间 增压建压时间是熔融金属在充型过程的增压阶段，从充满型腔的瞬时开始，直到增压压力达到预定值所需的建立起来的时间。也即从压射比压上升到增压比压建立起来所需的时间。从压铸工艺上来说，所需的增压比压时间俞短俞好。 从压铸工艺上来说，增压建压时间的长短，取决于型腔中合金液的凝固时间，凝固时间稍长的合金，则增压建压的时间也可稍长，但应稍短于型腔及内浇口中合金的凝固时间才是合理的。若增压压力的建成稍迟即时间较长，合金已经凝固，压力无法传递，失去增压压实作用。二 持压时间 熔融金属充满型腔后，使熔融金属在增压比压作用下凝固的这段时间，称为持压时间。 持压作用是使压射冲头将压力通过还未凝固的余料，浇口部分的金属传递到型腔，使正在凝固的金属在压力下结晶，从而获得致密的铸件。 持压时间的选择应考虑的因素： . 压铸合金的特性:压铸合金结晶范围大，持压时间应选得长些. . 铸件壁厚:铸件平均厚度大，持压时间可选长些. . 浇注系统:内浇口厚，持压时间可选长些 四、留模时间. 留模时间是压铸过程中,从持压终了至开模顶出铸件的这段时间。足够的留模时间，是使铸件在模具内得到充分凝固和适度的冷却使之具有一定的强度，在开模和顶出时，铸件不致产生变形或拉裂。留模时间的选择,通常以顶出铸件不变形 、不开裂的最短时间为宜，然而，过长的留模时间性不仅降低生产效率，而且会带来不良的后果。综上所述，压铸生产中的工艺参数压力、速度、温度、时间选择可按下列原则： 铸件壁越厚，结构越复杂,压射力要大； 铸件壁越薄，结构越复杂,压射速度越快； 铸件壁越厚，持压留模时间需越长； 铸件壁越薄，结构越复杂,模温浇温需越高。第五节 压室的充满度 浇入压室的金属液量占压室总容量的程度称为压室的充满度。充满度对于卧式冷室压铸机有着特殊的意义。因为，卧式压铸机的压室在浇入金属液后，并不是完全的充满而只在金属液面的上方留有一定的空间。这个空间占有的体积越大，存有空气越多，这对于填充型腔时的气体量有很大的影响。其次，充满度小，合金液在压室内激冷度过多，对填充也不利。因此，压室充满度不应过小，以免上部空间过大；一般充满度应控制在8040%范围内，而以75%左右为最适宜。第六节 压铸用涂料 一、涂料的作用 高温条件下具有良好的润滑性能。 减少填充过程瞬间的热扩散，保持熔融金属的流动性，从而改善合金的成型性。 避免熔融金属对型腔的冲刷及粘附（对铝合金而言），改善模具工作条件，提高铸件表面质量。 减少铸件与模具成型表面（尤其是型芯）之间的摩擦，从而减少型芯和型腔的磨损，延长模具寿命。二、涂料的使用压铸涂料在使用时应注忌喷涂方法和涂料用量，不论是涂刷还是喷涂，都要薄而均匀，避免涂料层太厚或遗漏涂喷。因此，当采用喷涂时，涂料浓度需加以控制，在适当条件下浓度应可能淡，用毛刷涂刷时，在刷后应用压缩空气吹匀。特别是滑块型芯背面(动模方向)不易喷涂的地方，应注忌喷涂，减少遗漏.此外，应特别注意模具排气部位的清理，避免因涂料堵塞而失去排气作用。第六章 压铸件的缺陷分析及检验第一节 压铸件的缺陷分析为了核查铸件质量问题，下面将对铸件缺陷的特征，产生的原因，以及排除措施分别进行叙述。一般来说十全十美无缺陷的铸件是难以得到的，而仅是缺陷的轻重程度、大小多少之别。因此，合格品与废品应按其各自的使用要求而定。一、流痕其它名称：条纹特征：铸件表面上呈现与金属液流动方向相一致的，用手感觉得出的局部下陷光滑纹路。此缺陷无发展倾向，用抛光法能去除。产生原因排除措施1 两股金属流不同步充满型腔而留下的痕迹。2 模具温度低，如锌合金模温低于是150，铝合金模温低于180，都易产生这类缺陷。3 填充速度太高。4 涂料用量过多。1 调整内浇口截面积或位置。2. 高速模具温度，增大溢流槽。3适当调整填充速度以改变金属液填充型腔的流态。4涂料使用薄面喷匀。 二、冷隔 其它名称：冷接（对接）特征：温度较低的金属流互相对接但未熔合而出现的缝隙，呈不规则的线形，有穿透的和不穿透的两种，在外力作用下有发展趋势。产生原因排除原因1 金属液浇注温度低或模具温 度低。2 合金成分不符标准，流动性 差。3 金属液分股填充，融合不良。4 浇口不合理，流程太长。5 填充速度低或排气不良。6 比压偏低。1适当提高浇注温度和模具温 度。2改变合金成分，提高流动性。2 改进浇注系统,改善填充条 件。3 改善排溢条件，如大溢流量。4 提高压射速度，改善排气条件。6提高比压。三、擦伤其它名称