壓鑄基本概念匯總課件

1、第一講:壓鑄基本概念 一. 鑄造工藝 砂型鑄造 金屬型鑄造 特種鑄造 壓力鑄造 重力鑄造 低壓鑄造 熔模鑄造 陶瓷型鑄造 連續(xù)鑄造 離心鑄造 真空吸鑄 永久型鑄造二. 壓鑄概念壓力鑄造概念: (鋁,鋅,銅,鎂,鉛等合金) 即將熔融金屬（高溫）在高壓,高速條件下充型并在高壓下冷卻凝固成型的一種精密的成型工藝, 簡稱壓鑄,其最終產(chǎn)品稱為壓鑄件. （特點(diǎn)：三高）壓力鑄造特性:高速充填:通常澆口速度為3060m/s之間.充填時(shí)間很短:中小型件通常為0.020.2s之間.高壓充填:熱室機(jī)壓力通常為：70350kg/c；冷室機(jī)壓力通常為： 901800kg/c；溶湯的冷卻速度快高溫的溶液 沖頭噴嘴壓室坩堝

2、進(jìn)口二. 壓鑄概念壓鑄設(shè)備 熱室 壓鑄機(jī) 冷室 立式(全) 臥式熱室壓鑄機(jī)的壓室通常浸入坩堝的金屬液中，如圖示. 熱室機(jī)充填簡圖 冷室壓鑄機(jī)冷室壓鑄機(jī)分為：臥式、立式、全立式，其中以臥式為最常用，其結(jié)構(gòu)如圖：冷室機(jī)臥式的充填過程冷室機(jī)臥式的外形圖三. 壓鑄制程溶液的流動方式（一）噴射及噴射流 壓力 運(yùn)動能(碰壁) 熱能和壓力 由噴射噴射流轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫α?三. 壓鑄制程溶液的流動方式（二）壓力流 因沖撞，摩擦和氣體阻力等，運(yùn)動能量耗盡（常發(fā)生在加強(qiáng)筋，凸臺，連續(xù)澆口等壁厚發(fā)生變化處，因沖撞,具有接受后續(xù)金屬液中供給的壓力能，從而使金屬液沿型腔內(nèi)壁前進(jìn)的特性。利用這特性,可便以型腔排氣.在壓力流充填

3、的部位,匯集著由噴射和噴射流所充填部分的氣體必須開設(shè)排氣槽.（三）再噴射（四）補(bǔ)縮金屬流（保壓時(shí)間）四.成型工藝 （一）壁厚 鋅合金: 0.6MM (最小) 鋁0.7MM 最小孔徑: 0.7MM 螺紋螺距0.75MM 最大壁厚與最小壁厚之比不要大于31（應(yīng)設(shè)計(jì)壁厚均勻保證足夠強(qiáng)度與剛度的前提）四.成型工藝（二）加強(qiáng)肋當(dāng)大于或等于2.5MM會降低抗拉強(qiáng)度，易產(chǎn)生氣孔，縮孔。設(shè)計(jì)原則1受力大減小壁厚改善強(qiáng)度. 2對稱布置壁厚均勻避免縮孔氣孔. 3與料流方向一致避免亂流. 4避免在肋上設(shè)置任何零部件.四.成型工藝（三）脫模斜度四.成型工藝（四）圓角四.成型工藝 （五）孔 鋅: 0.81.5（最小直徑

4、） 鋁: 2.02.5（最小直徑） （六）文字: 凸凹紋直紋 例:平行紋（直紋）高0.7MM間距1MM角度60.5。 外俓34.5mm 共104牙四.成型工藝 （七）螺紋，齒輪 (八）嵌件合金外內(nèi)外內(nèi)6108P5P鋁10206P4P鋅最小螺距（P)0.751最小螺紋外徑最大螺紋長度五.壓鑄合金及其性能（一）壓鑄合金 鋁(Al),鋅(Zn),鎂(Mg),鉛(Pb),錫(Sn),銅(Gu)（二）壓鑄合金之鋅合金 熱室壓鑄用鋅合金中 有效合金元素:鋁(Al),銅(Gu),鎂(Mg) 有害雜質(zhì)元素:鐵(Fe),硅(Si),鉛(Pb),鎘(Gd),錫(Sn) 來源於鋁 來源於鋅 五.壓鑄合金及其性能鋅合

5、金種類鋅合金種類五.壓鑄合金及其性能 五.壓鑄合金及其性能 熱室壓鑄鋅合金中的合金元素-合金元素-鋁 鋁的加入可 降低合金對鐵的反應(yīng)能力,因此降低了合金對鋅鍋,鵝 頸及模具的侵蝕 降低合金的熔點(diǎn) 增加合金的流動性能 改善合金的機(jī)械性能 產(chǎn)生Fe2 Al5浮渣,造成其含量的下降 五.壓鑄合金及其性能 熱室壓鑄鋅合金中的合金元素-合金元素-銅 銅的加入可 增加合金的強(qiáng)度 提高合金的硬度 改善合金的抗磨損性能 降低合金的可延伸性 造成壓鑄件的尺寸不穩(wěn)定性(產(chǎn)生時(shí)效脹大) (當(dāng)銅的含量1.25%時(shí))五.壓鑄合金及其性能 熱室壓鑄鋅合金中的合金元素-合金元素-鎂 鎂的加入可 細(xì)化合金組織,從而增加壓鑄件

6、的強(qiáng)度 改善合金抗晶間腐蝕的能力 改善合金的抗磨損性能 降低合金的流動性 易在合金熔融狀態(tài)下氧化損耗五.壓鑄合金及其性能 熱室壓鑄鋅合金中的合金元素-雜質(zhì)元素-鎘,鉛 鎘在合金中的含量絕對不能0.003% 降低合金的機(jī)械性能 造成合金晶間腐蝕鉛在合金中的翎量絕對不能0.003% 降低合金的時(shí)效機(jī)械性能 當(dāng)含量超過0.005%時(shí),造成合金晶間腐蝕 我們經(jīng)常遇到這樣的情況,工件剛壓鑄成型時(shí),其表面質(zhì)量一切正常.可是,在室溫下存放數(shù)星期或幾個(gè)月後,表面出現(xiàn)鼓泡. 五.壓鑄合金及其性能 熱室壓鑄鋅合金中的合金元素-雜質(zhì)元素-錫 錫在鋅合金錠中的含量絕對不能0.001%, 在太鑄件中的含量不能0.002

7、%造成合金晶間腐蝕降低合金的抗沖擊性能降低合金的抗拉伸強(qiáng)度引起尺寸不穩(wěn)定五.壓鑄合金及其性能 熱室壓鑄鋅合金中的合金元素-雜質(zhì)元素-鐵 鋅合金中鐵元素含不能0.02%,鐵元素可: 增加合金的硬度但同時(shí) 增加合金的脆性和合金中的鋁發(fā)生反應(yīng)形成Al5Fe2金屬間化合物, 造成鋁元素的損耗並形成浮渣在壓鑄件中出現(xiàn)硬點(diǎn)五.壓鑄合金及其性能 熱室壓鑄鋅合金中的合金元素-雜質(zhì)元素-硅 硅在鋅合金中的含量絕對不能0.02%, 提高鋅合金的脆性轉(zhuǎn)變溫度20度 降低鋅合金的可加工性五.壓鑄合金及其性能 熱室壓鑄鋅合金中的合金元素 -結(jié)論 熱室壓鑄用鋅合金必須是以特高純度鋅為基礎(chǔ)，加入特高純度鋁、鎂和銅 嚴(yán)格控制

8、壓鑄溫度,避免攪拌 水口料重熔時(shí),一定要嚴(yán)格控制重熔溫度以避免鋁和鎂的損耗六.壓鑄工藝 影響金屬液填充成型的因素很多，主要有：壓射壓力、壓射速度、充填時(shí)間、壓鑄模溫。（一）壓射壓力的概念 定義1：壓射力是指壓射沖頭作用于金屬液面上的力。 (這個(gè)力在壓鑄過程中不是恒定不變的,它大小隨不同的壓鑄階段變化而變化.)壓射液壓缸 壓射沖頭 壓射溶液 模具型腔 t1:F1為克服摩擦力(壓室中) t2:開始進(jìn)入型腔因澆口急減阻力 增大F2F1,達(dá)到達(dá)到高速充填 t3:(快速增壓階段)快速充填直至充滿 型腔最大值F3為壓射壓力 t4:F4靜壓力對鑄件壓實(shí)(壓射力與時(shí)間關(guān)系見右圖)壓力F時(shí)間t六.壓鑄工藝 定義

9、2壓射壓力就是在充模剛結(jié)束時(shí)壓射沖頭作用在金屬液面上的力。定義3壓射壓力是以壓射比壓來表示壓射比壓就是充模結(jié)束時(shí)，壓射沖頭作用于單位面積金屬液面上的壓力。 P壓射比壓（Pa）F 4F F: 壓射壓力（N）A d2 d壓室直徑(m) A沖頭截面積（m2） 壓射比壓與壓射壓力成正比與壓射沖頭的截面積成反比。30MPa簡單50MPa簡單40MPa復(fù)雜60MPa復(fù)雜壁厚=3mm鋅合金的壓射比壓 P= 實(shí)際比壓應(yīng)等于計(jì)算比壓乘以壓力損減系數(shù)K(約0.88). 比壓大小可通過調(diào)節(jié)壓鑄機(jī)的壓射力和更換不同直徑的壓室來實(shí)現(xiàn)。六.壓鑄工藝 （二）充填速度及其選擇 充填速度是指熔融金屬在壓射沖頭作用下，通過內(nèi)澆口

10、時(shí)的速度。 影響充填速度的因素有壓射速度、壓射比壓和內(nèi)澆口截面積等。根據(jù)等流量連續(xù)方程V1A1 D2V1 A2 4A2V1 壓射速度（m/s）V2 充填速度（m/s）A1 壓實(shí)沖頭截面積（m2）A2 內(nèi)澆口截面積D 壓射沖頭截面積 A1V1 = A2V2V2= 在設(shè)計(jì)壓鑄模時(shí)，內(nèi)澆口的設(shè)置一般應(yīng)預(yù)留出修模位置以便在試模時(shí)修整截面大小。如內(nèi)澆口面積過小充型壓力損失增加加大壓鑄機(jī)負(fù)荷則充填速度過大液態(tài)金屬呈噴射狀進(jìn)入型 腔壓鑄件內(nèi)部組織氣孔量的增加高速沖蝕型腔影響壽命。當(dāng)澆口尺寸足夠大以后充填速度控制主要是通過調(diào)節(jié)壓射速度來實(shí)現(xiàn)。六.壓鑄工藝 沖頭空行程壓射速度 (m/s)鋅合金 0.30.5鋁合

11、金 0.51.1 伯努力方程V= 2P(理想) V流體速度（m/s） P流體壓力（Pa）流體密度（Kg/m3）V2= 2P（因粘性表面 張力內(nèi)磨擦）阻力系數(shù)鋅合金= 55.4V2P六.壓鑄工藝金屬液自開始進(jìn)入模具型腔到充滿所需的時(shí)間稱為充模時(shí)間（三）鋁合金的澆注溫度溶點(diǎn)580。C 澆注溫度660。C逐層混 合糊狀凝固（四）模具溫度簡單180。C200。C（連續(xù)工作）模具預(yù)熱130。C180。C復(fù)雜220。C240。C（連續(xù)工作）模具預(yù)熱150。C200。C（五）充填時(shí)間與持壓時(shí)間因素大小復(fù)雜程度澆口處的面積充填速度. mm-鑄件重量(kg) A2V-流體密度（Kg/m3）A2-內(nèi)澆口截面積t=V-充填速度七.特殊壓鑄工藝 產(chǎn)生氣孔疏松的原因:高速充模氣體末完全排出及凝固收縮得不到充分補(bǔ)縮。（一）真空壓鑄特點(diǎn)1. 顯著減少氣孔，組織更致密，提高力學(xué)性能; 2. 減小充型反壓力，成型好，表面質(zhì)量得到改善； 3. 可減小或不用排氣系統(tǒng); 4. 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高. 一般只適用于薄壁,流程較長的鑄件,而對壁厚不均,較厚凸臺的 鑄件,則加重縮松.（二）充氧壓鑄（P.F法壓鑄）又稱無氣孔壓鑄特點(diǎn)1. 消除氣孔,提高力學(xué)性能; 2. 可對充氧壓鑄件進(jìn)行熱處理,強(qiáng)度增加30%,屈服強(qiáng)度增加100%; 3.