现代压铸技术

1、 压铸技术讲述有五点: 一.压铸的历史 二.压铸材料的性能和选择 三.压铸机和压铸模具 四.压铸熔炼和生产工艺过程 五.压铸产品缺陷分析和检验压铸的起源是从半永久型及永久型的发展中分支出来的.1.最早用于泥制备青铜生活器具、钱币等，以后发展了金属型制备简单的武器， 如 （青铜箭头）。2.金属型的大量使用在印刷机械中出现制备铅字以后，国外在1872年发明了世界上第一台最简单的手动小型压铸机，并于1920年制造了冷室压铸机，1927年发明了立式冷室压铸机。3.我国的压铸件工业化生产开始于20世纪50年代，那时靠仿制原捷克斯洛伐克和前苏联生产500KN和1000KN卧室冷室压铸机和进口他们的立式压铸

2、机和卧室冷室压铸机；发展到今天国内现在的压铸机厂家可生产最大的28000KN卧室冷室压铸机和4000KN以下热室压铸机及3150KN以下全立式压铸机。4.近几年国际压铸技术的发展：（1）压铸计算机模拟技术分析压铸过程有了大的理论突破.（2）压铸机和辅助设备方面有了很大发展.（3）压铸产品检测方面，特别是内部缺陷的无损检测方面：如X-射线、荧 光、超声波探测等得到发展.（4）压铸模具材料和寿命的发展（5）快速成型设计及制造技术在压铸生产中得到应用（6）压铸材料的发展，如镁合金及金属基复合材料 压铸合金是压铸生产的要素之一：优良的压铸件要有合理 的零件结构、完善的模具和压铸机、性能良好的合金材料

3、压铸合金材料选择考虑：使用性能、工艺性能、生产条件和经济性等多种因素. 力学性能：抗拉强度、高温强度、伸长率、硬度 使用 物理性能：密度、液相线温度、线膨胀率、体膨胀率、 要求 比热容、热导率 化学性能：耐热性、耐腐蚀性 铸造工艺性：流动性、抗热裂性、模具粘附性 工艺性能 切削加工性、焊接性能、电镀性能、热处理性能 1.过热温度不高时具有较好的流动性，便于填充复杂型腔以获得表面质量 良好的铸件. 2.线膨胀率和裂纹倾向性小，以免压铸件产生裂纹，使压铸件有较高的尺寸精度. 3.结晶温度范围小，防止压铸件产生过多的缩孔和缩松. 4.具有一定的高温强度，以防止推出压铸件时产生变形和碎裂. 5.在常温

4、下有较高的强度，以适应大型薄壁复杂压铸件生产的需要. 6.与型壁间产生物理-化学作用的倾向性小，以减少粘模和相互合金化. 7.具有良好的加工性能和一定的抗蚀性. 8.制备压铸复合材料时，预制型需要良好预热. 另作为压铸用的非铁合金有铅、锡、锌、铝、铜、镁等合金以及黑色金属，但目前最常用的压铸合金有铝合金、锌合金、镁合金、铜合金和一些金属基复合材料。铸造铝合金常含有Si、Cu、Mg、Zn、Sn等合金元素；以及少量其他元素如Cr、Mn、Ni、Zr、Ti、Be等按所含基本元素可将铸造铝合金分为:铝-硅合金；铝-铜合金；铝-镁合金；铝-锌合金。压铸铝合金有良好的使用性能和工艺性能在压铸生产中占有重要的

5、地位，用量远高与其它合金。压铸铝合金的化学成分和力学性能见(下表)牌号代号Si硅Cu铜Mn锰Mg镁Fe铁Ni镍Ti钛Zn锌Pb铅Sn锡Al铝抗拉强度伸长率布氏硬度MPa Kgf/mmYZAlSi12 YL10210.0 13.00.60.60.051.2_0.3_余量22022260YZAlSi10Mg YL1048.0 10.50.30.2 0.50.17 0.301.0_0.30.050.122022270YZAlSi12Cu2 YL10811.0 13.01.02.00.3 0.90.41.01.00.05_1.00.050.0124024190YZAlSi9Cu4 YL1127.5 9

6、.53.04.00.50.31.20.5_1.20.10.124024185YZAlSi11Cu3 YL1139.612.01.53.50.50.31.20.5_1.00.10.123023180YZAlSi17Cu5Mg YL11716.0 18.04.0 5.00.50.45 0.651.20.10.11.2_220221_备注:上表除有的范围的元素及铁为必检元素外,其余元素在有要求时抽检.铝合金国内外牌号对照见(下表)类别 中国 德国 英国 日本 美国 法国 GB DIN BS JIS ASTM NF压铸铝合金铝硅系YL102GD-AlSi12CuLM6-MLM20-MADC1A413.

7、0A-S13YL104GD-AlSi10Mg_ADC3A360.0A-S9GA-S10G铝硅铜系YL108_YL112_ADC10383.0_YL113_ADC12384.0_YL117_LM30ADC14B390.0_铝镁系YL302GD-AlMg5SiLM5-MADC6-A-G3T铝锌系YL401_-_我国的压铸铝合金目前品种中绝大多数以Al-Si合金为主,这类合金存在强度较底, 切削性能不够好,螺纹孔加工困难,阳极氧化处理不理想.近几年来我国向国际高强度的Al-Si-CU(JIS:ADC10,ADC12)合金标准靠拢.另一材料:压铸铝合金复合材料 压铸铝合金复合材料(Al-MMC)是近1

8、0年的产物,目前在世界上使用不普遍,主要成分是在一般的380(ADC10)和360(ADC3)铝合金基体中加入10%到20%的碳化硅(SiC)而形成.特点是力学性能很大提高,强度较普通铝合金提高40%90%,但机加工性能降低因SiC加入,而采用多晶的硬质刀具(DCD)进行加工,成本提高34倍,应用受到限制. 2.2 铸造镁合金因镁合金的重量是铝合金的2/3,铁的1/2;易于压铸应用越来越广泛:在汽车制造和IT产业方面得到很大发展.国内常用的压铸镁合金为ZM系列,最常用牌号ZM-5，其次为YM5国外常用的压铸镁合金的化学成分见附表. 其中:AZ系列是目前应用最广的压铸镁合金,具有均衡的力学性能、

9、铸造性能和耐蚀性，其屈服强度最高，一般用于制造形状复杂的薄壁压铸件；AM系具有优良的韧性和塑性，用于经受冲击载荷，安全性要求较高的场合；AS系列具有较好的抗蠕变性能，常用于工作温度较高的发动机零件，新开发的AE42镁合金也可归在这一类中。 常用国外压铸镁合金的化学成分表备注：括号内为美国标准牌号，括号外为日本标准牌号。 合金牌号 Al Zn Mn Si Fe Cu Ni其它杂质AZ91A （MDI1A）AZ91B （MDnA）AZ91D （MDI1D）8.59.58.59.58.59.50.450.90.450.90.450.9 0.15 0.15 0.170.200.200.050.0040

10、.080.250.0150.010.010.001 0.30 0.30 0.01AM60A （MD12A）AM60B （MD12B） AM50 AM205.7 6.35.7 6.34.5 5.31.7 2.2 0.20 0.20 0.10 0.10 0.15 0.27 0.27 0.50.200.050.10.10.0040.0040.0040.25 0.008 0.008 0.0080.010.0010.0010.001 0.03 0.01 0.01 0.01AS41A （MD13A） AS41XB AS213.7 4.83.7 4.81.9 2.5 0.10 0.100.150.200.2

11、20.480.35 0.6 0.350.601.40.601.40.71.20.0350.040.0150.040.010.0010.002 0.03 0.01 0.01 3.1压铸机类型 压铸机按压室的不同可分为热压室和冷压室；而按压铸机压力传递方式可分为立式、卧式、全立式三种；按压铸机动力形态又可分为手压、气压、液压、机械传递压力四种。 压铸机 热压室 冷压室 手压 气压 液压 机械传递压力 立式 全立式 卧式3.1.1热压室压铸机（简称热室压铸机） 热室压铸机特点是把压室和冲头浸在保温熔化坩埚的液态金属中来生产压铸件。 热室压铸机优点是生产工序简单，效率高，金属消耗少，工艺稳定，压入型腔

12、的液态金属较干净，铸件质量好，易实现自动化；缺点是压室、压射冲头长期浸在液体金属中影响使用寿命，另外还易增加合金的含铁量。热室压铸机目前大多数用于压铸锌合金等低熔点合金铸件，但也少量用于铝合金、镁合金压铸件。3.1.2 冷压室压铸机（简称冷室压铸机） 冷室压铸机可分为卧式和立式（立式、全立式）两种，冷室压铸机压室和熔炉是分开的，压铸时从保温炉中取出液体金属浇入压室后压铸。（1）卧式冷室压铸机的特点是：设置有中心和偏心浇道位置；操作程序少，生产效率高，易实现自动化；适于压铸有非铁合金和黑色金属；采用中心浇道时模型结构复杂；金属液在压室内与空气接触面积大，压射时易卷入空气和氧化夹渣；金属液进入型腔

13、时转折少，压力消耗少。（2）立式冷室压铸机的特点是：宜于设计中心浇道；压射机构直立，占地面积小，金属液进入型腔经过转折，压力消耗较大；切断余料机构复杂，维修不便。（3）全立式冷室压铸机的特点是：模型水平放置，广泛用于压铸电机转子；类零件生产；占地面积小；金属液进入型腔时转折少，流程短压力损耗小。 立式压铸机和卧式压铸机相比较：立式压铸机的优点是压射前金属液不可能流入型腔内，其缺点是金属液转90进入浇道内，压力损失大。而卧式压铸机的优点是压力损失小，其缺点是金属液在压射前易流入型腔，压室内金属液面必须低于横浇道进口下沿。3.1.3 压铸机的主要机构压铸机主要由开合型机构、压射机构、动力系统和控制

14、系统的组成。3.2.1 压铸模由定、动模两大部分组成 细分为型腔、浇注系统、溢流、排气系统、抽芯机构、模架部分、加热和冷却系统。3.2.2 模具材料 压铸模成型部分零件工作条件最恶劣，它直接和具有高压、高温、高速的金属液接触，同时还受到冷、热交换的作用。对零件材料要求高，通常用热作模型钢制作。国内外部分压铸模目前常用的材料牌号对照表压铸铝、镁合金模具硬度为4348HRC最适宜，为防止粘模，可在淬火处理后进行软氮化处理备注:压铸模经长期生产模具的热应力积累会使模具产生开裂,为了减少热应力,模具投产一定时间后的压铸模型腔部位应进行消除热应力回火处理或采用振动除应力的方法.回火温度可取480520C

15、;推荐消除热应力模具模次产量铝合金第一次5000 10000模次,第二次20000 30000模次,第三次以后每次之间的模次可逐步增加,但不超过40000模次.中国美国日本德国英国法国4Cr5MoV1SiH13SKD61X40CrMoV51BH134Cr5MoVSiH11SKD6X38CrMoV51BH1138CDV8压铸工艺的拟定是压铸机、压铸模及压铸合金三大要素的有机组合的过程，是压力、速度、温度等相互矛盾的因素的统一过程。压铸流程示意图铝锭（废压铸件） 熔化铝水 浇注 压射进型腔 保压 开模 （抽芯） 顶出 取件 去浇口、溢流和排气槽 去毛刺和飞边抛丸 酸洗（喷漆） 机加工 浸透检查 超

16、声波探测等4.1. 压铸材料的熔炼 压铸合金熔炼流程示意图 熔化前的准备工作 (熔炉、熔炼工具、炉料、溶剂） 装料 熔化 调整成分 精练 调整炉温 脱氧 浇注合金锭或运送保温炉待用4.1.1熔化设备压铸合金熔炉可分为熔化炉和保温炉；熔化炉是将固态合金熔化成熔融合金的熔炉。保温炉是放在压铸机旁供压铸生产时舀取使用，并将熔融合金保持在规定的温度下。压铸合金各种元素的烧损率4.1.2 压铸工艺压铸工艺因素主要有压力、速度、温度、时间。（1）压力分为压射力和比压。（2）速度分为压射速度和充填速度（3）温度分为浇注温度和压型温度（4）时间分为充填时间、持压时间、留型时间压铸新工艺有真空压铸、加氧压铸、双

17、冲头压铸、半固态压铸。4.1.3 压铸涂料在压铸过程中，对型腔壁面、型芯表面、模具、压铸机摩擦部分等所喷涂的润滑材料和稀释剂的混合物通称为压铸涂料合金种类元素的烧损率%铝铜锌硅镁锰铅铝合金150.51.513110240.22镁合金2321103510 5.1压铸件缺陷分析压铸件缺陷可分为五类,即形状尺寸问题、外观缺陷、内部缺陷、材质缺陷及其它问题。（1）形状尺寸问题主要有尺寸超差、错型、变形、凸起或凹陷等。（2）外观缺陷有欠铸、流痕、冷隔、裂纹、收缩、气泡、擦伤、网状毛刺、针孔等。（3）内部缺陷有缩孔、气孔、疏松、及内部针孔。（4）材质缺陷有硬质点、氧化杂质、化学成分不均匀。（5）其它缺陷指

18、理化性不良等。 5.2压铸件的生产过程中的检验（1）操作者在压铸过程中检验后有检验员再检（肉眼观察法）（2）除毛刺和飞边再检验（肉眼观察法）（3）在浸透过程中检查或用超声波等其它方法检查（4）在机加工过程中检查（5）出厂检查（抽检）备注：压铸产品修补：指不影响产品规定的使用要求下，用合金修补剂对产品缩孔、气孔等缺陷进行修补，以达到产品的使用要求。5.3 压铸件的技术要求5.3.1表面要求 铸件的类别及表面质量级别应在图样中注明：其表示方法中应写上铸件标准代号、铸件分类类别、表面质量级别，如未注明则安标准相关的最低级别处理。常见表面质量缺陷有：流痕、冷隔、擦伤、凹陷、粘附物痕迹、气泡、边角缺陷深度等等。5.3.2尺寸精度（1）压铸件尺寸公差（2）尺寸公差位置（3）孔中心距尺寸公差（4）壁厚（5）圆弧半径（6）角度和锥度（7）压铸件的表面形状和位置公差5.3.3其它技术条件（1）铸造斜度（2）压铸螺纹（铝合金外螺纹）（3）翘曲度公差5.3.4铸件检验和验收规则（1）铸件的化学成分和