压铸车间培训资料教学提纲.ppt

压铸车间培训资料 目录1 整个工厂的工艺流程2 压铸原理3 压铸合金及熔炼4 压铸机5 压铸模6 压铸工艺7 压铸件缺陷及原因8 镁合金压铸安全作业 一 整个工厂生产流程 二 压铸原理 1 压铸概念熔融金属在高压高速下充填铸型 并在高压下结晶凝固形成铸件 特征 高速 高压 2 金属填充型腔的流态介绍三种填充理论2 1喷射填充填充分二个阶段 冲击阶段和涡流阶段冲击阶段 在速度 压力保持不变的前提下 金属液进入内浇口后 仍保持着内浇口的截面形状 冲击到正对面的型壁处 涡流阶段 向着内浇口反向填充这种理论比较适用于薄壁内浇口 高速填充的长方形铸件2 2全壁厚填充理论由德国学者在1937年提出 内浇口厚度值取0 5 2mm 内浇口与铸件的厚度比值为f F在0 1 0 6范围内 这种理论认 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 2 3三阶段填充由英国学者1944年提出 第一阶段 液态金属射入型腔冲击型壁后 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 3 金属液在不同条件下的流态分析3 1不同厚度内浇口所出现的流态改变内浇口厚度与铸件厚度之比 除了影响填充的速度和时间外 也影响金属液在型腔内的流态 3 2内浇口开在型腔一侧的流态金属液沿侧壁填充向前 到达顶端后包围 聚集 向反方向填充 聚集处有旋涡包气 3 3薄壁型腔填充流态金属流的厚度接近型腔的厚度 金属流入是的飘动 与型腔一侧或两侧相接触 3 4型腔转角处的流态金属液入型腔转角处会产生旋涡3 5圆弧面处的流态4 压铸过程中的主要参数说明1 起始阶段金属液浇入压室 准备压射 2 慢速封口阶段压射冲头慢速移动越过浇料口 这时推动金属的压力为P 作用有二 a 克服压射油缸中活塞在移动时摩擦力b 冲头与压室之间的摩擦力 3 金属液积聚阶段冲头以稍高于慢速封口阶段速度前进 此时金属液充满整个压室前端 聚集到内浇口前沿之处 压力上升达到P1 4 填充阶段其压射力由于受到内浇口处阻力的影响升高至P2 而此时的冲投宿度 冲头速度则要求达到调定的运动速度 5 增压阶段增大压力使铸件结晶凝固时组织致密 轮廓清晰 1 阶段冲头起始动作到内浇口之前T1系统压力建立时间 2 阶段型腔基本冲满T2增压延迟时间 3 阶段增压延迟T3增压压力建立时间 4 阶段持压T4增压时间一般希望在系统压力建立以后立即增压 以便达到紧实铸件 压缩消除内部气孔和缩孔的目的 增压时间 T4 一般在0 01 0 03秒范围内为佳 增压延时 T2 过长或增压建立时间 T3 太长都会造成整个增压时间T4延长 这对铸件的质量十分不利 三 压铸合金及熔炼 压铸合金性能1 物理性能 合金的物理性能是指它们对各种物理现象 如 温度变化 电 磁等的作用所引起的反应 它有密度 熔点 热膨胀 导热性和导电性等项内容 2 化学性能 合金的化学性能是它们在各种介质中与其它元素起化学反应的能力 主要是耐蚀性 3 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 如强度 硬度 塑性 弹性 和冲击韧性 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 4 工艺性能 合金的工艺性能是指它们是否易于加工成形的性能 它包括 可铸性 可锻性 可焊性 切削加工性 电镀性和热处理性等 合金的铸造性 流动性 收缩性 热裂 铸造应力 偏析 吸气 杂质 流动性 指合金液充填型腔的能力 影响因素 浇注温度 模具温度 压力 压射速度 铸件结构 收缩性 合金从液态到凝固完毕直至常温过程中所产生的体积和尺寸的变化 总称为收缩 可分三个阶段 液态 收缩 凝固收缩和固态收缩 压铸件收缩的大小 主要取决于合金种类 化学成分 浇注温度 压射比压 持压及留模时间 模具温度及铸件结构等 热裂 是指合金在高温状态形成的裂纹 影响因素 铸型阻力 铸件结构 浇注温度 铸造应力 根据应力产生原因分热应力 相变应力和收缩应力 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和溢流系统 以减少铸件各部分的温度差 总的目的是减免铸造应力产生 偏析 铸件化学成分不均匀的现象称为偏析 成分不一致势必会影响其机械及物理性能 吸气 各种铸造有色合金都有吸收气体的特性 尤其在合金达到熔点时气体的溶解度剧烈增加 气密性 合金的气密性是指铸件承受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愈窄 铸件产生疏松的倾向愈小 因而气密性愈高 压铸合金分类压铸有色合金 高熔点合金 铝镁铜合金低熔点合金 锌锡铅合金合金特性及表示方法1 镁合金特性及用途 比重轻 密度小 仅为1 8g cm3 是铝的2 3 比强度高 长期使用不易变形 r 14 16 具有良好的刚性 耐冲击性和减震性 抗疲劳 防辐射 电磁屏蔽性好 散热性好 尺寸稳定 压铸性好 铸件最小壁厚可达0 6mm 和铁亲和力小 不易粘模 切削加工性能好 高温脆性 热裂倾向大 耐蚀性差 可循环使用2 用途利用镁合金比重小 比强度大 耐冲击 吸震性好 散热性 电磁屏蔽等特性 广泛应用于航空 航天 汽车 摩托车 仪器仪表 电动工具及3C制品 3 常用的压铸镁合金最常用的压铸镁合金为AZ91D AM60B AM50A 其中AZ91D被广泛应用 是因为其强度高 流动性好 耐蚀性佳 AM系列的合金适用于需要良好延展性及耐冲击性 例 汽车的方向盘 仪表板架 座椅架等 4 镁合金牌号表示法 欧洲标准欧洲对镁合金的表示方法 ENMCMgAl9Zn1 A EN表示欧洲标准 M表示镁 MgAl9Zn1表示主要元素及成分A表示版本编号 美国标准 即ASTM标准的镁合金表示法在ASTM标准里 镁合金是以字母 数字码来表示 前两个英文字母代表除了镁以外最多的两种元素 中间两数字代表这两种元素的重量百分比 不同的字母代表如下 A代表铝 Al Zn代表锌 Zn M代表锰 Mn S代表硅 Si E代表稀土元素 中国标准国内镁合金牌号表示法 由镁和主要合金元素的化学符号组成例 ZMgAl8Zn 即5号铸镁 Z表示铸造 Mg表示镁锭 Al8Zn表示合金中主要各种元素符号及含量 5 镁锭预热一般镁极易与空气中水分 氧气发生化学反应 Mg O22MgO s Mg H2OMg OH 2 H2 Q因此 镁锭表面是又MgO Mg OH 2的膜组成 但MgO和Mg OH 2都会吸附水分 若把受潮镁锭加入熔融镁液 极易引起熔炉爆炸 因而镁锭加入镁液前必须预热去除表面水分 预热温度 150摄氏度 350摄氏度 6 镁合金熔化及保护炉合金熔化可以通过电阻式 感应式 然油或然气加热 从安全操作及温度控制方面着想 采用电阻加热炉 目前普遍采用双室熔化炉 一个室用作熔化 一个室用作保温 它的优点在于大部分温度变动和杂质只存在于熔化炉中 每1000公斤熔料大约耗电400 500千瓦小时 熔化状态的镁与空气中的氧气和水分接触将发生剧烈的反应 因此需要避免空气进入到镁液中去 目前普遍采用气体保护方式保护容了 保护气体以SF6 N2的混合气体为例来说明其保护原理 覆盖在镁汤表面的保护气体是经由一连串的化学反应 形成一层n微米厚的薄膜 产生保护效果 Mg 液 O2MgOMg 液 O2 SF6MgF2 SO2F2MgO SF6MgF2 SO2F2薄膜的主要成分是结构较疏松的MgO和较致密的MgF2 四 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 是实现高速高压压铸特点而获得压铸件的保证基础 4 1压铸机分类及型号规格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在压室和压射冲头浸在熔融金属液中 冷室压铸机的主要特点是压室内和压射冲头不浸在熔融的金属中 冷室压铸机的卧式最为常见 4 2压铸代号的意义 国产压铸机的代号全意如下 根据部标JB30000 81规定 JIabcdJ 代表金属压铸机I 特性符号 有I表示机器是自动或半自动 a 代表机器分类1 代表冷室压铸机2 代表热室压铸机b 代表机器的型式1 代表卧式压铸机2 代表立式压铸机c 代表机器锁型号力参数 近似锁型号力的1 100KN d 代表机器的改型顺序号如A B C举例 JI213型 表示250KN的自动热室卧式压铸机JI25B型 表示为2500KN第二次改型的卧式冷室压铸机 4 3压铸造的参数规格部标JB2590 75规定 热室压铸机有9种规格 合于是力从100KN到10000KN 冷室卧式压铸机有11种规格 合型力从250KN到35000KN 压铸机的基本参数有 合型力 压射力 压型厚度 最小 最大 动型板行程 拉杠内间距水平 垂直 顶出力 顶出行程 压射位置 一次金属浇入量 压室直径 空循环周期 4 4热室内压铸机与冷室压铸机比较 4 5压铸机基本结构压铸机的基本结构由以下八个部分组成 合模机构 压射机构 液压传动系统 控制 操纵系统 机座与油箱 顶出器及液压抽芯器 冷却 润滑系统 安全防护装置 五 压铸模 5 1压铸模在生产中的作用压铸模是压铸生产中的重要工艺装备 它对生产能否顺利进行 铸件质量的优劣合格率的高低 作业循环的快慢起着极为重要的作用 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 影响生产效益 5 2压铸模结构压铸模式是由定模和动模两个主要部分组成的 定模与机器压射部分连接 并固定于其上 浇注系统压室内相通 动模则安装在机器的动模型板上 并随机器型板的移动而与定模式合拢或分开 5 3压铸模所处的工作状况对模具的影响a 熔融的金属液以高压 高速进入型腔 对模具成型零件的表面产生激烈的冲刷 使模具表面产生腐蚀和磨损 压力还会造成型芯的偏移和弯曲 b 在填充过程中 金属液 杂质和熔渣对模具形成形表面回产生复杂的化学作用 加速表面的腐蚀和裂纹的产生 c 压铸模在每一个铸件生产过程中都回经历高温到低温 这样模具材料经过不断的热膨冷缩 当交变应力超过模具材料的疲劳极限时 型腔表面首先产生裂纹 5 4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 并对铸件质量 生产效率 模具寿命起着决定性的作用 压铸生产中所带来的铸件废品及缺陷 很多是由于浇注系统设计不动所造成 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 六 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 主要工艺参数 比压 充填速度 冲天时间 模温 6 1压力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 6 1 1压射力压射力是压铸机在压射机构中推动压射活塞运动的力 P压射力 Pg D 4P为缸的压射腔内工作液的压力D为压射缸直径G为中立加速度6 1 2比压压室内熔融金属在单位面积上所受的压力为比压 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 将填充阶段的比压称为填充比压 将增压阶段的比压称增压比压 填充比压用来克服浇注系统和型腔中的流动阻力 特别是内浇口处的阻力 使金属液流保证达到需要的内浇口速度 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知识所形成的胀型离的大小 6 1 3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 气孔影响减轻 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溶液在高比压作用下填充型腔 合金温升高 流动性改善 有利于铸件质量的提高 6 1 4影响压力的因数压铸和金的特性 如熔点 流动性等合金浇注温度和模具温度铸件结构和浇注系统设计 填充阻力越大 压力损失也就越大压铸机压射系统特性和增压效果6 1 5比压的选择1 压铸件特性 结构复杂 薄壁 有气密性要求 要求强度高 要高比压 结构简单 厚壁件选低比压2 合金的特性 结晶温度范围大 流动性差 密度大 比压选高些3 浇注系统 阻力大 流程长 比压高些4 温度 温度 金属液与模具 低时 比压选高些 6 2压射速度压铸过程中 压射速度受压力的直接影响 又与压力共同对铸件内部质量 表面要求和轮廓清晰度起着重要的作用 速度有冲头速度和内浇口速度两种 6 2 1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 冲头速度 压射速度又分为两级 1级为慢压射速度 有利排除压室中气体 2级为快压射速度 使金属液快速充满型腔 快压射速度的作用和影响A 快压射速度对铸件机械性能影响提高压射速度 改善合金流动性 有利消除流痕 冷隔等缺陷 提高机械性能和表面质量 但速度过快时 易产生涡流包气 机械性能下降 B 快压射速度对填充特性的影响提高压射速度使合金溶液在填充型腔时的温度上升 改善填充条件 快压射速度的选择和考虑的因素A 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 B 模具温度高时 压射速度可适当降低C 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高速压射起点6 2 2内浇口速度熔融金属通过内浇口导入型腔时的线速度即为浇口速度 V内 F室 V射 F内V内 内口速度浇F室 压室截面积F内 内浇口截面积V射 冲头速度镁合金件内浇口速度薄壁件一般选择在60 80m s左右 厚壁件50m s左右 6 3温度压铸过程在中 温度对填充过程的热状态 以及操作的效率等方面起着重要的作用 压铸中所指的温度是指浇注温度和模具温度 6 3 1浇注温度熔融金属的浇注温度是指它自压室进入型腔时的平均温度 由于对压室内的金属液的温度测量不方便 一般以保温炉的温度来表示 浇注温度的作用和影响A 气体在合金中的溶解度 随温度的升高而增大 虽在压铸过程中难分析出 但对塑性有影响B 铝 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 气泡 故机械性能降低 合金温度过低 产生成分不均匀 流动性差 影响填充 选择浇注温度的重要因素A 合金的性质 熔点 热容量 凝固范围等 对镁合金热容量小 浇注温度可偏高点B 铸件的复杂程度C 模具温度较高时 可适当降低浇注温度D 比压和压射速度 均对合金温度有直接影响 可使合金温度提高 合金浇注温度选择镁合金热室浇注温度630 650 镁合金冷室浇注温度660 690 6 3 2模具温度模具温暖度的作用和影响A 在填充过程中 模温对金属液流温度 黏度 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 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 B 模温对合金溶液冷却速度 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 C 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 D 模温对铸件尺寸公差等级的影响 模温稳定则铸件尺寸收缩率也相应稳定 影响模具温度的主要因素A 合金浇注温度 热容量和导热性B 浇注系统和溢流槽的设计 用以调整平衡状态C 压铸比压和压射速度D 模具设计 模具体积大 热容量大 模温波动较小E 模具合理预热 提高初温 有利于改善热平衡 提高模具寿命F 模具润滑起到隔热和散热作用模具温度的选择镁合金模具 薄壁件 250 300 厚壁件 200 250 注 模具冷却 镁合金 绝对不能采用水冷却 6 4时间压铸工艺上的 时间 是填充时间 增压建压时间 推荐时间及留模时间 6 4 1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要的时间称为填充时间 镁合金件最大的填充时间t 0 05T2 s T为最大肉厚 mm 填充时间越短 铸件表面质量及轮廓清晰度越佳 但充型太快 易造成型腔气体排不及 使孔隙率增大 填充时间与比压 内浇口速度 内浇口截面积等因素密切相关t Q AgVt为填充时间 S Q为金属体积 CM3 Ag为内浇口截面积 CM2 V为填充速度CM S6 4 2增压建压时间增压建压时间是指 熔融金属在充型过程中的增压阶段 从充满型腔的瞬时开始 直至增压压力达到预定值所需的建立起来的时间 即从压射比压上升到增压比压建立起来所需要的时间 从压铸工艺上来说 所需的增压比压时间越短越好 对镁合金压铸机其最短的增压建立时间应小于0 01秒 从压铸工艺上来说 增压建压时的长短 取决于型腔中合金液的凝固时间 短于型腔及内浇口中合金液的凝固时间才合理 若增压建压时间较长 合金已经凝固 压力无法传递 失去增压压实作用 6 4 3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 按下列因素考虑 压铸合金的特性 压铸合金结晶范围大 持压时间可长些铸件壁厚 铸件平均厚度大 持压时间可长些浇注系统 内浇口厚 持压时间可长些6 4 4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 称为留模时间 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 不开裂的最短实际为宜 留模时间过长易产生裂纹 增大收缩率 降低生产效率 降低模温等 6 4 5压室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 一般取30 60 为最适宜 压室中空气少 合金温度下降少 冲头启动不卷气 6 4 6压铸用涂料压铸过程中 在机器的压室和冲头的配合面 模具型腔表面 浇道表面 活动部分的配合部分 如抽芯机构 都必须根据工艺的要求喷上不同的润滑材料 通称压铸涂料 七 压铸件的缺陷分类及原因 缺陷分类及产生原因 几何缺陷 压铸件形状 尺寸与技术要求有偏离 尺寸超差 扰曲 变形等 表面缺陷 压铸件外观不良 出现花纹 流痕 冷隔 斑点 缺肉 毛刺 飞边 内部缺陷 气孔 缩孔 缩松 裂纹 夹杂等 内部组织 机械性能不符要求