压力铸造方法

第4节压力铸造*观看录像片《压力铸造设备》*压力铸造简介压力铸造简介1概述2压铸过程原理3压铸件设计4压铸合金及选择5压铸型6压铸工艺7压铸涂料8压铸件缺陷及检验1压铸的实质使熔融状态或半溶融状态合金浇入压铸机的压室，随后在高压的作用下．以极高的速度充填在压铸模的型腔内，并在高压力下使熔融合金冷却凝固成形的高效益、高效率的精密铸造方法。一、压铸及特点高压和高速高压力和高速度是压铸时液体金属充填成型过程的两大特点，也是压铸与其他铸造方法最根本区别之所在。

压射比压在几兆怕至几十兆帕范国内，甚至高达500MPa；充填速度为0．5—120m/s,充时间很短，一般为0．01－0．2s,最短只有干分之几秒。2.压铸的优缺点(1)铸件的尺寸精度和表面光洁度很高。尺寸精度为IT12—IT11级；表面粗糙度:Ra为3．2--0．8μm，最低达0．8μm。压铸件可以不经过机械加工或仅是个别部位加工即可使用。(2)铸件的强度和表面硬度较高。由于压铸模的激冷作用，又在压力下结晶，因此，压铸件表面层晶较较细，组织致密。压铸件的抗拉强度一般比砂型铸件高25％-30％。（3）可以压出形状复杂的薄壁铸件。最小壁厚：锌合金：0.3mm；铝合金：0.5mm；铸出孔最小直径为0.7mm；铸出螺纹最小螺距0.75mm。（4）生产效率极高。在所有的铸造方法中，生产率最高。压铸过程的机械化、自动化程度高。

(5)可省略装配操作和简化制造工序。压铸生产时，可嵌铸其他金属或非金属材料零件以便提高压铸件的局部强度，满足某些特殊要求(如耐磨性，绝缘性，导磁性等)，及改善铸件结构的工艺性。压铸既可获得形状复杂、精度高、尺寸稳定、互换性好的零件，又可以镶嵌压铸，代替

某些部件的装配和简化制造工序，改善压铸件的工作性能。因此，节能省耗。

压铸缺点（1）由于液体合金充型速度极快，型腔中的气体很难完全排除，常以气孔形式存留在铸件中，因此，一般压铸件不能进行热处理，也不宜在高温条件下工作。这是由于加热温度高时，气孔内的气体膨胀，导致压铸件表面鼓包，影响质量与外观。同样，也不希望进行机械加工，以免铸件表面显露气孔。2)压铸的合金类别和牌号有所限制。模具材料目前只适用于锌、铝、镁合金的压铸，而铜合金压铸时，模具使用寿命短的问题已突出，对于黑色金属压铸，由于黑色金属熔点高，压铸模使用寿命短，故目前黑色金属压铸难用于实际生产。

(3)压铸的生产准备费用较高。这是由于压铸机的成本高，压铸模加工周期长、成本高。故压铸只适用于大批量生产。3．压铸的应用范围压铸零件的形状大体可以分为六类：

(1)圆盘类——号盘座等；

(2)圆盖类——表盖、机盖、底盘等；

(3)圆环类——接插件、轴承保持器、方向盘等；

(4)筒体类——凸缘外套、导管、壳体形状的罩壳盖、上盖、仪表盖、探控仪表罩、照像机壳与化油器等；

(5)多孔缸体、壳体类——汽缸体、汽缸盖及油泵体等多腔的结构较为复杂的壳体(这类零件对机械性能和气密性均有较高的要求，材料一般为铝合金)。例如汽车与摩托车的汽缸体、汽缸盖；

(6)特殊形状类——叶轮，喇叭、字体由筋条组成的装饰性压铸件等。压铸过程是利用高压力、高速度，迫使浇入压铸机压室内的熔融或半熔融状态金属在极短的时间内充满压铸模的型腔。压铸过程有三种主要现象：其一压入，其二熔融合金液流动，其三冷却凝固。完成压铸过程有三大要素：一是熔融或半熔融状态金属：二是压铸模：三是压铸机。压铸压力、压铸速度是压铸过程主要的工艺参数。二、压铸过程原理

压铸压力—般用压射力，比压表示。压射力是由压铸机的规格所定。它是压铸机的压射机构推动压射冲头的力：

Pr=PG•πD2/4

压射比压：

Pb

=Pr/F=4Pr/πd21．压铸压力各种压铸合金选用的压射比压，MPa四个阶段：慢速封孔；充填；增压；保压

压铸速度有压射速度和充填速度两个不同的概念。压射速度：压铸时压射缸内液压推动压射冲头前进的速度；充填速度：熔融合金在压力作用下，通过内浇口导入型腔的线速度。2压铸速度将熔融合金在凝固之前迅速输入型腔，是获得轮廓清晰、表面光洁的铸件重要因素。为了得到高的流体动压力。充填速度的选择根据：合金的性能及铸件结构的特点。充填速度与压射比压、压射速度及内浇口截面积等因素有关。充填速度的主要作用：根据流体动力学等流量连续流动方程式，可得：

F。v=Fn。vc

vc=vF/Fn=πD2v

/4Fn

vc=(2gPb/γ)1/2或

vc=μ(2gPb/γ)1/2压铸特点速度快，当充填速度较高时，即使用较低的比压也可以获得表面光洁的铸件。过高的充填速度会引起许多工艺上的缺点，造成压铸过程的不利条件：(1)包住空气而形成气泡。因为高速度合金液流跑在空气前面，堵住排气系统，使空气被包在型腔内；充填速度与铸件质量(2)合金液流成喷雾状进入型腔并粘附于型壁上，后进入的合金液不能与它熔合，而形成表面缺陷，降低铸件表面质量；(3)产生旋涡，包住空气和最先进入型腔的冷合金，使铸件产生气孔和氧化夹杂的缺陷；(4)冲刷压铸模型壁，使压铸模磨损加速，减少压铸模寿命．

压射速度、作用于熔融合金上的压射比压以及合金液本身的密度、压室内径和内浇口截面积等。压射速度越大，则充填速度越大，合金液上的压射比压越大，充填速度也越大．影响充填速度的因素*变化压射速度和压射比压；*改变压室的内径；*增大内浇口截面积(厚度)。调整充填速度的措施：①调整压射冲头的压射速度(调整压铸机上的速度调节阀；②调整内浇口断面的截面积；③更换压室内径和冲头。生产中通常用三种方法调整充填速度：为了探明压铸时，熔融合金充填型腔的真实情况，许多压铸工作者进行下究工作，提出了各种充填理论。早期的典型充填理论主要有以下三种：

3充型过程的理论3充型过程理论(1)--弗洛梅尔理论1932年弗洛梅尔(Frommer)提出的“前流”理论该理论认为熔融合金的充型过程是遵循体力学定律，并有摩擦和涡流现象。它指出充填矩形型腔时的运动特性和内浇口与型腔截面积之比值(f／F)有关。3充型过程理论(2)--“全壁厚”理论这种充填理论认为，由于合金液是以“全壁厚”形态向前推进，犹如“液态活塞’，充填时不产生涡流现象；并且型腔中的气体很容易得到充分的排除。在考察了弗洛梅尔、勃兰特、柯斯特(Koe4ster)和戈林(Gochring)等人的研究工作后，在弗洛梅尔的理论基础上，提出合金液充填铸型的过程是一个包含流体动力学和热力学的复杂过程，充填过程一般分为三个阶段。3充型过程理论(3)－“三阶段”充填理论综合理论科普夫(Kopf)认为：进入型腔内合金液的动能决定着充填形态。如果内浇口处的合金液的动能大于型腔内的流动阻力时，则按弗洛梅尔理论充填；反之则按勃兰特理论充填。近10年多来，充型过程的压入、熔液流动及冷却疑固现象运用流体动力学，热力学和传热学的理论，建立数学模型，用二维、三维绘图软件，对充型过程进行计算机模拟。现在人们已认识研究充型过程，对压铸件确定排气道位置及基本压铸参数是很重要的。

是压铸生产技术中十分重要的工作环节，压铸件设计的合理程度和工艺适应性直接影响到：分型面的选择，浇口的开设；顶出的布置；收缩规律；精度的保证；缺陷的部位以及生产效率等。

三、压铸件设计*消除内部侧凹，便于抽芯。*改进壁厚，消除缩孔、气孔；*改善结构，消除不易压出的侧凹；*利用筋，防止变形；*改善结构，消除尖角或棱角；*改善结构，便于抽芯、简化压铸模制造；*消除深陷，使铸件易脱模；*改进结构，避免型芯交叉等特定要求。压铸件结构工艺特定要求：对压铸合金的要求：①高温下有足够的强度和可塑性，无热脆性(或热脆性小)；②尽可能小的收缩；

③结晶温度范围小；④在过热温度不高时有足够的流动性。四压铸合金及其选择选择压铸合金考虑的因素（1）压铸件的受力状态，这是选择合金主要依据；

(2)压铸件工作环境状态；①工作温度：高温和低温要求，②接触的介质：如潮湿大气、海水；③密闭性要求：气压、液压密闭性。(3)压铸件在整机或部件中所处的工作条件；(4)对压铸件的尺寸和重量所提出的要求；(5)生产条件：熔化设备、压铸机、工艺装置及材料等；(6)经济性。五、压铸模1压铸模技术条件2压铸模设计的基本原则3分型面4浇注排溢系统设计排溢系统的不同形式六、压铸工艺压铸工艺参数包括：①压射压力和压射比压②压射速度和充填速度③压铸温度；合金的浇注温度和压铸模的温度，④压铸时间：充填时间、持压时间和铸件在压铸模中停留的时间；⑤定量浇料和压室充满度．铸型的工作温度

压铸过程中，对型腔壁面、型芯表面、模具和压铸机的摩擦部分(如滑块、顶出元件、压室)等所喷涂的润滑材料和稀释剂的混合物，通称为压铸涂料。

七、压铸用涂料①高温时保持良好的润滑性能；