壓鑄工藝技術(shù)培訓(xùn)課件

壓鑄工藝技術(shù)培訓(xùn)

壓鑄概述一.概述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16～80米/秒，金屬液填充模具型腔的時(shí)間極短，約為0.01～0.2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(jiǎn)單，鑄件公差等級(jí)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(diǎn)，所以現(xiàn)已成為我國(guó)鑄造業(yè)中的一個(gè)重要組成部分。

壓鑄基本原理壓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(shí)，銅在鋁中的溶解度應(yīng)為5.65％，室溫時(shí)降至0.1％左右，增加含銅量，能提高合金的流動(dòng)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0.2～0.3％）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(shí)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(dòng)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。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(shí)，會(huì)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(duì)模具的熔蝕，同時(shí)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1～1.5％時(shí)，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

壓鑄過程主要工藝參數(shù)工藝參數(shù):生產(chǎn)中的過程工藝參數(shù)對(duì)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(shí)間和留模時(shí)間

壓鑄過程主要工藝參數(shù)壓射力:壓射力是壓鑄機(jī)壓射機(jī)構(gòu)中推動(dòng)壓射活塞運(yùn)動(dòng)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：壓室內(nèi)的壓射沖頭推動(dòng)金屬移動(dòng)時(shí)的速度稱為壓射速度，而壓射速度分為兩級(jí)，Ⅰ級(jí)壓射速度亦稱為慢壓射速度，這級(jí)速度是指沖頭起始動(dòng)作直至沖頭將室內(nèi)的金屬送入內(nèi)澆口之前的運(yùn)動(dòng)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。Ⅱ級(jí)壓射速度又稱快壓射速度。這個(gè)速度由壓鑄機(jī)的特性所決定。

壓鑄件設(shè)計(jì)

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(jì)適合于壓鑄生產(chǎn)，良好的壓鑄件設(shè)計(jì)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(jì)的原則和要求。一、設(shè)計(jì)時(shí)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(jì)二、壓鑄件壁厚的設(shè)計(jì)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?yàn)槠鋸?qiáng)度隨壁厚的增加而下降。另外壁厚的設(shè)計(jì)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(jì)三、壓鑄件的截面設(shè)計(jì)下圖為壓鑄件典型的截面形狀

下圖為的截面形狀左三個(gè)是厚壁的截面形狀，右面三個(gè)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(shí)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(jì)五、壓鑄件的圓角設(shè)計(jì)鑄件除有特殊配合要求的地方，盡量所有的部位都設(shè)計(jì)圓角，圓角的作用是避免應(yīng)力集中而開裂，同時(shí)延長(zhǎng)模具壽命，另外當(dāng)零件有表面處理要求時(shí)，圓角處可獲得均勻涂層

壓鑄件設(shè)計(jì)六、壓鑄件的拔模斜度設(shè)計(jì)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大的斜度，一般范圍為單邊1-3度

壓鑄件設(shè)計(jì)七、壓鑄件的工藝頂出位置的設(shè)計(jì)壓鑄過程中開模后產(chǎn)品包在動(dòng)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(jì)壓鑄產(chǎn)品時(shí)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(shí)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(jì)九、壓鑄件設(shè)計(jì)中的嵌入嵌件設(shè)計(jì)壓鑄件中能鑄入金屬或非金屬嵌件，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(jì)防轉(zhuǎn)和防止軸向移動(dòng)的形狀同時(shí)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

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(dòng)方向相一致的，用手感覺得出的局部下陷光滑紋路。①兩股金屬流不同步充滿型腔而留下的痕跡.②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.③填充速度太高.④涂料用量過多.①調(diào)整內(nèi)澆口截面積或位置。②調(diào)整模具溫度，增大溢流槽。③適當(dāng)調(diào)整填充速度以改變金屬液填充型腔的流態(tài)。④涂料適用薄而噴勻。冷隔

溫度較低的金屬流互相對(duì)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(shì)。①金屬液澆注溫度低或模具溫度低.②合金成分不符合標(biāo)準(zhǔn)，流動(dòng)性差.③金屬液分股填充，融合不良.④澆口不合理，流程太長(zhǎng).⑤填充速度低或排氣不良.⑥比壓偏低.①適當(dāng)提高澆注溫度和模具溫度。②改變合金成分，提高流動(dòng)性。③改進(jìn)澆注系統(tǒng)，改善填充條件。④改善排溢條件，加大溢流量。⑤提高壓射速度，改善排氣條件。⑥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(shí)稱為拉傷面。①型芯、型壁的鑄造斜度大小或出現(xiàn)倒斜度。②型芯、型壁有壓傷痕。③合金粘附模具。④鑄件頂出偏斜或型芯軸線偏斜。⑤型壁表面粗糙。⑥涂料常噴涂不到。⑦鋁合金中含鐵量低于0.6％。①修正模具，保證制造斜度。②打光壓痕。③合理設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)避免金屬流對(duì)沖型芯型壁，適當(dāng)降低填充速度。④修正模具結(jié)構(gòu)。⑤打光表面。⑥涂料用量薄而均勻，不能漏噴涂料⑦適當(dāng)增加含鐵量至適當(dāng)增加含鐵量至0.6～0.8％。

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)。①鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，有局部厚實(shí)部位，產(chǎn)生熱節(jié)。②合金收縮率大。③內(nèi)澆口截面積太小。④比壓低。⑤模具溫度太高①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)。②選擇收縮率小的合金。③正確設(shè)置澆注系統(tǒng)，適當(dāng)加大內(nèi)澆口的截面積。④增大壓射力。⑤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。①模具溫度太高。②填充速度太高，金屬液流卷入氣體過多。③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④排氣不暢。⑤開模過早。⑥合金熔煉溫度過高。①冷卻模具至工作溫度。②降低壓射速度，避免渦流包氣。③選用發(fā)氣量小的涂料，用量薄而均勻，燃盡后合模。④清理和增設(shè)溢流槽和排氣道。⑤調(diào)整留模時(shí)間。⑥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：①澆口位置選擇和導(dǎo)流形狀不當(dāng)，導(dǎo)致金屬液進(jìn)入型腔產(chǎn)生正面撞擊和產(chǎn)生旋渦。②澆道形狀設(shè)計(jì)不良。③壓室充滿度不夠。④內(nèi)澆口速度太高，產(chǎn)生湍流.⑤排氣不暢。⑥模具型腔位置太深。⑦涂料過多，填充前未燃盡。⑧爐料不干凈，精煉不良。⑨機(jī)械加工余量太大。①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)。②直澆道的噴嘴截面積應(yīng)盡可能比內(nèi)澆口截面積大。③提高壓室充滿度，盡可能選用較小的壓室并采用定量澆注。④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。⑤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。⑥深腔處開設(shè)排氣塞，采用鑲拼形式增加排氣⑦涂料用量薄而均勻，燃盡后填充，采用發(fā)氣量小的涂料。⑧爐料必須處理干凈、干燥，嚴(yán)格遵守熔煉工藝⑨減少機(jī)械加工余量。⑩調(diào)整壓射速度和快壓射速度的轉(zhuǎn)換點(diǎn)。降低澆注溫度，增加比壓。

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。清理鑄件要小心，存放及搬運(yùn)鑄件，不應(yīng)堆疊或互相撞擊，采用專用存放運(yùn)輸箱。有色斑點(diǎn)油斑黑色斑點(diǎn)

鑄件表面上呈現(xiàn)的不同于基體金屬的斑點(diǎn)，一般由涂料碳化物形成①涂料不純或用量過多。②涂料中含石墨過多。①涂料使用應(yīng)薄而均勻，不能堆積，要用壓縮空氣吹散。②減少涂料中的石墨含量或選用無石墨水基涂料。欠鑄澆不足輪廓不清邊角殘缺

金屬液未充滿型腔，鑄件上出現(xiàn)填充不完整的部位.（1）合金液流動(dòng)不良引起：①合金液含氣量高，氧化嚴(yán)重，以致流動(dòng)性下降。②合金澆注溫度及模具溫度過低。③內(nèi)澆口速度過低。④蓄能器內(nèi)氮?dú)鈮毫Σ蛔?。⑤壓室充滿度小。⑥鑄件壁太薄或厚薄懸殊等設(shè)計(jì)不當(dāng)。（2）澆注系統(tǒng)不良引起：①澆口位置，導(dǎo)流方式，內(nèi)澆口股數(shù)選擇不當(dāng)。②內(nèi)澆口截面積太小。