压铸工艺技术培训

压铸工艺技术培训 拓普制动系统有限公司 压铸概述 一 概述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 它是将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的过程 高压高速是压力铸造的主要特征 常用的压力为数十兆帕 填充速度 内浇口速度 约为16 80米 秒 金属液填充模具型腔的时间极短 约为0 01 0 2秒 由于用这种方法生产产品具有生产效率高 工序简单 铸件公差等级较高 表面粗糙度好 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 所以现已成为我国铸造业中的一个重要组成部分 压铸基本原理 压铸材料 压铸所用材料多为有色合金 如铝合金 锌合金 镁合金 铜合金 因我公司都是铝合金 所以介绍压铸铝合金的材料 压铸铝合金各元素的组成和影响 1 硅 Si 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 硅与铝能组成固溶体 2 铜 Cu 铜和铝组成固溶体 当温度在548 时 铜在铝中的溶解度应为5 65 室温时降至0 1 左右 增加含铜量 能提高合金的流动性 抗拉强度和硬度 但降低了耐蚀性和塑性 热裂倾向增大 3 镁 Mg 在高硅铝合金中加入少量 约0 2 0 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 在高温下的强度和塑性都低 冷却时收缩大 故易产生热裂和形成疏松 4 锌 Zn 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中 5 铁 Fe 在所有铝合金中都含有害杂质 6 锰 Mn 锰在铝合金中能减少铁的有害影响 能使铝合金中由铁形成的片状或针状组织变为细密的晶体组织 故一般铝合金允许有0 5 以下的锰存在 含锰量过高时 会引起偏析 7 镍 Ni 镍在铝合金中能提高合金的强度和硬度 降低耐蚀性 镍与铁的作用一样 能减少合金对模具的熔蚀 同时又能中和铁的有害影响 提高合金的焊接性能 当镍含量在1 1 5 时 铸件经抛光能获得光洁的表面 由于镍的来源缺乏 应尽量少采用含镍的铝合金 8 钛 Ti 铝合金中加入微量的钛 能显著细化铝合金的晶粒组织 提高合金的机械性能 压铸过程主要工艺参数 工艺参数 生产中的过程工艺参数对产品质量和过程的稳定起到很关键的作用 主要的参数有压射力 压射速度 快压射行程 温度以及保压时间和留模时间 压铸过程主要工艺参数 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 压射力大 结晶细 细晶层增厚 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 压射速度 压室内的压射冲头推动金属移动时的速度称为压射速度 而压射速度分为两级 级压射速度亦称为慢压射速度 这级速度是指冲头起始动作直至冲头将室内的金属送入内浇口之前的运动速度 在这一阶段中要求将压室中的金属液充满压室 在既不过多地降低合金液温度又有利于排除压室中的气体的原则下 该阶段速度应尽量低 一般为0 2 0 3米 秒 级压射速度又称快压射速度 这个速度由压铸机的特性所决定 压铸过程主要工艺参数 快压射行程 指快压射开始到结束中间的距离 对产品质量的影响最为关键 行程太大则卷气严重 太小则可能充填不良温度 温度包括金属液温度和模具温度 温度控制是获得优良铸件的重要因素 一般铝合金压铸铝液的温度要求为620 680 模具的温度为180 250 保压时间 指压射结束后 作用在模具型腔上的压力维持在恒定值的时间 根据铸件内浇口和铸件壁厚的不同 一般为2 5秒留模时间 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 一般铝合金根据壁厚的不同在5 12秒之间 压铸件设计 为从根本上防止不良品的发生 并以低成本大批量生产压铸件 必须使压铸件的设计适合于压铸生产 良好的压铸件设计可以保证模具的寿命和生产的可靠性以及良好的良品率 下面从压铸件的结构和工艺方面讲解一下设计的原则和要求 一 设计时避免内侧凹和尽量减少侧抽芯数量 压铸件设计 二 压铸件壁厚的设计压铸件的壁厚一般为2 5毫米 一般认为7毫米以上的壁厚是不好的 因为其强度随壁厚的增加而下降 另外壁厚的设计应遵循尽量等壁厚的原则 主要防止局部热节和不同厚度产生的收缩应力有大的差异而引起内部气孔和变形 裂纹等缺陷 压铸件设计 三 压铸件的截面设计下图为压铸件典型的截面形状 下图为的截面形状左三个是厚壁的截面形状 右面三个是壁减薄了的形状 但需要侧抽芯才能成型 增加了模具成本 同时还可能产生变形 所以不是理想的截面形状 压铸件设计 四 压铸件的加强筋设计加强筋的作用是壁厚减薄后提高零件的强度和刚性 减少铸件的收缩或顶出变形 有的筋还起到液流的导向作用 一般筋的厚度小于所连接的壁厚厚度 一般为壁厚的2 3 3 4 筋的布置原则一是要尽量对称 二是尽量避免筋与筋之间对同一部位的加固和交叉 尽量避免筋的数量过于密集 三是筋的布置方案考虑避免零件包定模的情况 四是考虑设置防零件变形的筋 压铸件设计 五 压铸件的圆角设计铸件除有特殊配合要求的地方 尽量所有的部位都设计圆角 圆角的作用是避免应力集中而开裂 同时延长模具寿命 另外当零件有表面处理要求时 圆角处可获得均匀涂层 压铸件设计 六 压铸件的拔模斜度设计拔模斜度的作用是使产品顺利脱模 减少零件的包紧力和避免零件拉伤 下表中列出的是可压铸零件的最小斜度 允许的情况下尽量取大的斜度 一般范围为单边1 3度 压铸件设计 七 压铸件的工艺顶出位置的设计压铸过程中开模后产品包在动模上 必须靠模具的顶针顶出 所以产品要有足够的位置放置顶针 压铸产品的顶针直径一般都是5毫米以上 5毫米以下的生产中经常折断 所以不建议采用 设计压铸产品时要事先考虑有否足够的顶出空间和位置 尽量避免采用异形顶针而采用圆形顶针 同时注意顶针的位置要与型壁之间保留足够距离 一般大于3毫米 压铸件设计 八 压铸件的减少后续加工设计压铸件能达到较高的尺寸精度 故多数表面和部件不需要机械加工 可直接装配使用 同时因以下两个原因也不支持机械加工 一是铸件的表皮坚硬耐磨 加工后会失去这个冷硬层 二是压铸件内部通常会有气孔的存在 分散细小的气孔是不影响使用的 加工后反而暴漏了气孔影响外观和使用功能 即使有特殊的要求需要机械加工也应合理控制加工余量 减少加工时间和暴漏气孔的机会 一般加工余量都控制在0 8以下 为了尽量减少机械加工 一就要求合理制订图纸的公差 能保证零件的安装即可 不适当的公差范围就会增加后续的机械加工 二是合理设计减少零件的收缩变形 三是有角度的安装孔可以考虑对接异形孔 压铸