压铸模设计之二

2023/10/171第二讲:压铸基本概念2023/10/172一.铸造工艺砂型铸造金属型铸造特种铸造

压力铸造重力铸造低压铸造熔模铸造陶瓷型铸造连续铸造离心铸造真空吸铸永久型铸造2023/10/173二.压铸概论压力铸造概念:(铝,锡,锌,镁，铅,铜,合金)即将溶融合金在高压、高速条件下充型并在高压下冷却成型的一种精密铸造方法，简称压铸，其最终产品是压铸件。压力铸造特性:高速充填:通常浇口速度在30~60m/s之间.充填时间很短:中小型件通常为0.02~0.2s之间.高压充填:热室机压力通常为70~350kg/c㎡铸件冷却速度快2023/10/174沖頭噴嘴壓室坩堝進口二.压铸概论压铸设备热室压铸机冷室立式(全)卧式热室压铸机的压室通常浸入坩埚的金属液中，如图示：2023/10/175三.压铸过程中溶液的流动方式（一）喷射及喷射流压力动能(碰壁)热能和压力由噴射﹑噴射流轉變為壓力流2023/10/176三.压铸过程中溶液的流动方式（二）压力流因冲撞,磨擦和气体阻力等(抽象),运动能量耗尽(常发生在加强筋,凸台,远离浇口之部位),具有接受后继金属液中供给的压力能,从而使金属液沿着型腔内壁前进的特性.利用这特性,可便以型腔排气.在压力流充填的部位,汇集着由喷射和喷射流所充填部分的气体﹐必须开设排气槽.（三）再喷射（四）补缩金属流（保压时间）2023/10/177四.成型工艺（一）壁厚锌合金:0.3MM(最小)铝﹕0.5MM最小孔径:0.7MM螺纹螺距﹕0.75MM最大壁厚与最小壁厚之比不要大于3﹕1（应设计壁厚均匀﹐保证足够强度与刚度的前提）2023/10/178四.成型工艺（二）加强肋﹕大于或等于2.5MM﹐会降低抗拉强度﹐易产生气孔﹐缩孔。设计原则﹕1﹐受力大﹐减小壁厚﹐改善强度.2﹐对称布置﹐壁厚均匀﹐避免缩孔气孔.3﹐与料流方向一致﹐避免乱流.4﹐避免在肋上设置任何零部件.2023/10/179四.成型工艺（三）脱模斜度β2023/10/1710四.成型工艺（四）圆角2023/10/1711四.成型工艺（五）孔锌:0.8~1.5（最小直径）铝:2.0~2.5（最小直径）（六）文字:凸凹纹﹐直纹例:平行纹（直纹）高0.7MM﹐间距1MM﹐角度60.5。外俓Φ34.5mm共104牙2023/10/1712四.成型工艺（七）螺纹﹐齿轮

(八）嵌件合金外內外內6108P5P鋁10206P4P鋅最小螺距（P)0.751最小螺紋外徑最大螺紋長度2023/10/1713五.压铸合金及其性能（一）压铸合金铝(Al),锌(Zn),镁(Mg),铅(Pb),锡(Sn),铜(Gu)（二）压铸合金之锌合金热室压铸用锌合金中有效合金元素:铝(Al),铜(Gu),镁(Mg)有害杂质元素:铁(Fe),硅(Si),铅(Pb),镉(Gd),锡(Sn)来源于铝来源于锌

2023/10/1714五.压铸合金及其性能锌合金种类?锌合金种类2023/10/1715五.压铸合金及其性能

2023/10/1716五.压铸合金及其性能

热室压铸锌合金中的合金元素---合金元素-铝铝的加入可`降低合金对铁的反应能力,因此降低了合金对锌锅,鹅颈及模具的侵蚀降低合金的熔点增加合金的流动性能改善合金的机械性能?产生Fe2Al5浮渣,造成其含量的下降2023/10/1717五.压铸合金及其性能

热室压铸锌合金中的合金元素----合金元素-铜铜的加入可?增加合金的强度?提高合金的硬度?改善合金的抗磨损性能?降低合金的可延伸性?造成压铸件的尺寸不稳定性(产生时效胀大)(当铜的含量>1.25%时)2023/10/1718五.压铸合金及其性能

热室压铸锌合金中的合金元素---合金元素-镁镁的加入可细化合金组织,从而增加压铸件的强度改善合金抗晶间腐蚀的能力改善合金的抗磨损性能?降低合金的流动性?易在合金熔融状态下氧化损耗2023/10/1719五.压铸合金及其性能

热室压铸锌合金中的合金元素---杂质元素-镉,铅镉在合金中的含量绝对不能>0.003%降低合金的机械性能造成合金晶间腐蚀铅在合金中的翎量绝对不能>0.003%降低合金的时效机械性能当含量超过0.005%时,造成合金晶间腐蚀我们经常遇到这样的情况,工件刚压铸成型时,其表面质量一切正常.可是,在室温下存放数星期或几个月后,表面出现鼓泡.

2023/10/1720五.压铸合金及其性能

热室压铸锌合金中的合金元素---杂质元素-锡锡在锌合金锭中的含量绝对不能>0.001%,在太铸件中的含量不能>0.002%造成合金晶间腐蚀降低合金的抗冲击性能降低合金的抗拉伸强度引起尺寸不稳定2023/10/1721五.压铸合金及其性能

热室压铸锌合金中的合金元素---杂质元素-铁锌合金中铁元素含不能>0.02%,铁元素可:?增加合金的硬度但同时增加合金的脆性和合金中的铝发生反应形成Al5Fe2金属间化合物,造成铝元素的损耗并形成浮渣在压铸件中出现硬点2023/10/1722五.压铸合金及其性能

热室压铸锌合金中的合金元素---杂质元素-硅硅在锌合金中的含量绝对不能0.02%,提高锌合金的脆性转变温率~20度降低锌合金的可加工性2023/10/1723五.压铸合金及其性能

热室压铸锌合金中的合金元素----结论热室压铸用锌合金必须是以特高纯度锌为基础,加入特高纯度铝,镁和铜严格控制压铸温度,避免搅拌水口料重熔时,一定要严格控制重熔温度以避免铝和镁的损耗2023/10/1724六.压铸工艺

影响金属液充填成型的因素很多﹐主要有﹕压射压力﹐压射速度﹐充填时间﹐压铸模温。（一）压射压力的概念定义1﹕压射力指压射冲头作用于金属液面上的力。(这个力在压铸过程中不是恒定不变的,它大小随不同的压铸阶段变化而改变.)压射液压缸压射冲头压室熔液模具型腔t1:F1为克服磨擦力(压室中)t2:开始进入型腔﹐因浇口急减﹐阻力增大﹐F2>F1,达到高速充填t3:(快速增压阶段)快速充填直止充满型腔最大值F3为压射压力t4:F4静压力﹐对铸件压实(压射力与时间关系曲线见右图)壓力F時間t2023/10/1725六.压铸工艺

定义2﹕压射压力就是在充模刚结束时压射冲头作用在金属液面上的力。定义3﹕压射压力是以压射比压来表示﹐压射比压就是充模结束时﹐压射冲头作用于单位面积金属液面上的压力。P﹕壓射比壓（Pa）F4F

F:壓射壓力（N）Aπd2d﹕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復雜60MPa復雜壁厚=<3mm壁厚>3mm鋅合金的壓射比壓P=实际比压应等于计算比压乘以压力损减系数K(约0.88).比压大小可通过调节压铸机的压射力和更换不同直径的压室来实现。2023/10/1726六.压铸工艺

（二）充填速度及其选择充填速度是指熔融金属地压射冲头压力的作用下﹐通过内浇口时的线速度。影响充填速度的因素有压射速度﹐压射比压和内浇口截面积等。根據等流量連續方程V1A1πD2V1A24A2V1

壓射速度（m/s）V2

充填速度（m/s）A1

壓室沖頭截面積（m2）A2

內澆口截面積D壓室沖頭直徑A1V1=A2V2V2=在设计压铸模时﹐内浇口的设置一般应预留出修模位置﹐以便在试模时修整截面大小。匿内浇口面积过小﹐充型压力损失增加﹐加大压铸机负荷则充填速度过大﹐液态金属呈喷射状进入型腔﹐压铸件内部组织气孔量增加﹐高速冲蚀型腔﹐影响寿命。当浇口尺寸足够大以后﹐充填速度控制主要是通过调节压射速度来实现。2023/10/1727六.压铸工艺

沖頭空行程壓射速度﹕(m/s)鋅合金﹕0.3~0.5鋁﹕0.5~1.1

伯努力方程V=

2Pρ(理想)V﹕流體速度（m/s）P﹕流體壓力（Pa）ρ﹕流體密度（Kg/m3）V2=μ

2Pρ（因粘性﹐表面

張力﹐內磨擦）μ﹕阻力系數鋅合金=55.4V2P2023/10/1728六.压铸工艺金屬液自開始進入模具型腔到充滿所需的時間稱為充模時間（三）合金的澆注溫度溶點﹕389。C澆鑄溫度﹕425。C逐層混

合糊狀凝固（四）模具溫度簡單﹕180。C~200。C（連續工作）模具預熱130。C~180。C復雜﹕190。C~220。C（連續工作）模具預熱150。C~200。C（五）充填時間與持壓時間因素﹕大小﹐復雜程度﹐澆口處的面積﹐充填速度.mm--鑄件重量(kg)ρA2Vρ--流體密度（Kg/m3）A2--內澆口截面積t=V--充填速度2023/10/1729七.特殊压铸工艺产生气孔疏松的原因:高速充模气体末完全排出及凝固收缩得不到充分补缩。（一）真空压铸特点﹕1.显著减少气孔,组织更致密,提高了力学性能;2.减小充型反压力,成型好,表面质量得到改善;3.可减小或不用排气系统;4.结构复杂﹐成本高.一般只适用于薄壁,流程较长的铸件,而对壁厚不均,较厚凸台的铸件,则加重缩松.（二）充氧压铸（P.F法压铸）又称无气孔压铸（既气孔无氧气）特点﹕1.消除气孔,提高力学性能;2.可对充氧压铸件进行热处理,强度增高30%,屈服强度增强100%;3.充氧压铸可在200~300。C环境工作,可焊接;4.与真空相比,结构简单,投资少,操作方便;5.操作时应注意安全.2023/10/1730七.特殊压铸工艺（三）精.速.密压铸（ACURAD)特点﹕1.双冲头压铸;2.克服卷气,收缩产生针孔;3.内浇口采取定向凝固(下方),便于补缩.（四)半固态压铸合金所呈现状态﹕树枝状晶体网状打碎呈球形团块后压铸2023/10/17