压铸培训技巧教程

1、压铸模设计Macherchen2022/5/41第一讲第一讲: :压铸基本概念压铸基本概念 撰稿: Jome Chen压铸模设计Macherchen2022/5/42一.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压铸模设计Macherchen2022/5/43二二. .压铸概论压铸概论v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凝固成型的一种精密铸造方法,简称压铸,其最终产品是压铸件.v压力铸造特性:1.高速充填:通常浇口速度达3060m/s之间.2.

2、充填时间很短:中小型件通常为0.020.2s之间.3.高压充填:热室机压力通常为70350kg/c4.溶汤的冷却速度快 压铸模设计Macherchen2022/5/44冲头喷嘴压室坩埚进口二二. .压铸概论压铸概论v压铸设备 热室 压铸机 冷室 立式(全) 卧式v热室压铸机的压室通常浸入坩锅的 金属液中,如图示.压铸模设计Macherchen2022/5/45三三. .压铸制程溶汤的流动方式压铸制程溶汤的流动方式（一）喷射及喷射流 压力 运动能(碰壁)热能和压力由喷射喷射流转变为压力流压铸模设计Macherchen2022/5/46三三. .压铸制程溶汤的流动方式压铸制程溶汤的流动方式（二）压

3、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）压铸模设计Macherchen2022/5/47四四. .成型工艺 （一）壁厚 锌合金: 0.3MM (最小)铝0.5MM 最小孔徑: 0.7MM螺纹螺距0.75MM 最大壁厚与最小壁厚之比不要大于31（应设计壁厚均匀保证足够强度与刚度的前提）压铸模设计Macherchen2022/5/48四四

4、. .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.压铸模设计Macherchen2022/5/49四四. .成型工艺（三）脱模斜度合金外（）內（）外（） 內（）鋅合金10151545鋁合金1530301。 通常外為內的一半配合面非配合面压铸模设计Macherchen2022/5/410四四. .成型工艺（四）圆角 當h1=h時 r最小=KhK值鋅1/4鋁1/2 r最大= h R=r+h 當h1=h時 rh+h13R=r+h+h12压铸模设计Ma

5、cherchen2022/5/411四四. .成型工艺 （五）孔 鋅:0.81.5（最小直径） 鋁:2.02.5（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34.5mm共104牙压铸模设计Macherchen2022/5/412四四. .成型工艺 （七）螺纹齿轮 (八）嵌件合金外内外内6108P5P铝10206P4P锌最小螺距（P)0.751最小螺纹外径 最大螺纹长度压铸模设计Macherchen2022/5/413五五. .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

6、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 来源於锌 压铸模设计Macherchen2022/5/414五五. .压铸合金及其性能鋅合金種類 商業習用編號 No.3 No.5 No.2 No.7 ASTM AG40A AC41A - - UNS Z33251 Z35530 - Z33522 合金代號 SAE 903 925 921 - Die Cast Aged Die Cast Aged Die Cast Aged Die Cast Aged 抗拉強度(Kg/mm2) 28

7、.8 24.6 33.7 27.42 36.4 33.6 28.7 24.5 降伏強度(Kg/mm2) - - - - - - - - 伸長率(%) 10 16 7 13 7 2 13 18 剪切強率(Kg/mm2) 21.8 - 26.7 - 32.3 - 21.8 - 硬度(勃式) 82 72 91 80 100 98 80 67 衝擊強度(J) 30.2 28.8 33.7 28.1 24.6 3.5 30.2 28.8 疲勞強度(Kg/mm2,5%103 4.85 - 5.76 - 5.98 - 4.78 - 機 械 性 質 壓強度(Kg/mm2) 42 - 60.9 42 - 21.

8、7 - 65.1 錠 鑄件 錠 鑄件 錠 錠 鑄件 Al 3.94.3 3.54.3 3.94.3 3.54.3 3.94.3 3.94.3 3.54.3 Mg .025.50 .02.05 .03.06 .03.08 .025.50 .01.02 .005.020 Cu .10max .25max 0751.25 .751.25 2.62.9 .10max .25max Fe .075 .10 .075 .10 .075 .075 .075 Pb .004 .005 .004 .005 .004 .002 .003 Cd .003 .004 .003 .004 .003 .002 .002

9、Sn .002 .003 .002 .003 .002 .001 .001 Ni - - - - - .005.002 .005.002 成 份 Zn 餘 餘 餘 餘 餘 餘 餘 密度 g/cm3 6.64 6.64 6.64 6.64 熔解溫度 382387 381386 379390 381387 導電係數(%ACS) 27 26 25 27 熱傳導係數(W/M K) 113 109 105 113 熱膨脹係數(20100)(m/m k) 27.36 27.36 27.72 27.36 比熱 kg 0.419 0.419 0419 0.419 物 性 收縮率 6/1000 6/1000 6

10、/1000 6/1000 压铸模设计Macherchen2022/5/415五五. .压铸合金及其性能 商業習用編號JISH5301FSQQ-Z-363BASTMB86SAEJ468bBS1004ISO301UNSNo.3ZDC2AC40AAG40A903AZna14Z33521No.5ZDC1AC41AAG41A925BZnAI4u1Z35530AICuMgPbFeCdSnZn合金特性應用例鋅合金錠1種3.94.30.751.25 0.030.060.0030.0750.0020.001餘鋅合金壓鑄件1種ZDC13.54.30.751.25 0.020.060.0050.10.0040.00

11、3餘鋅合金錠1種3.94.30.030.030.060.0030.0750.0020.001餘鋅合金壓鑄件1種ZDC23.54.30.250.020.060.0050.10.0040.003餘鈣 (Ca)鉛 (Pb)鋰 (Li)矽 (Si)鈉 (Na)錫 (Sn)鈦 (Ti)釩 (V)鋯 (Zr)銻 (Sb)砷 (As)鈹 (Be)鎘 (Cd)鎂 (Mg)鎳 (Ni)鍶 (Sr)鉻 (Cr)錳 (Mn)鉬 (Mo)鉀 (K)銀 (Ag)鋁 (Al)鋇 (Ba)鈷 (Co)銅 (Cu)鋅合金各國編號近似對照表JIS壓鑄鋅合金成份標準有益無益且無害有害各元素對鋅合金性質的影響機械性質耐腐蝕性佳剎車

12、缸體,汽車安全帶機構鑄造性,電鍍性佳水箱飾罩,化油器種類編號備注NFA55-010DIN1743化 學 成 份CD-ZnAI4CD-ZnAI4u1Z-A4GZ-A4UIG压铸模设计Macherchen2022/5/416五五. .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J 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J 降低合金的熔点J 增加合金的流动性能J 改善合金的机械性能产生Fe2 Al5浮渣,造成其含量的下降压铸模设计Macherchen2022/5/417五五. .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

13、J增加合金的强度J 提高合金的硬度J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)压铸模设计Macherchen2022/5/418五五. .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J 细化合金组织,从而增加压铸件的强度J 改善合金抗晶间腐蚀的能力J 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压铸模设计Macherchen2022/5/419五五. .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

14、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. 压铸模设计Macherchen2022/5/420五五. .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压铸模设计Macherchen2022/5/421五五. .压铸合金及其性能 热室压铸锌合金中的合金元素-杂质元

15、素-铁 锌合金中铁元素含不能0.02%,铁元素可: J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压铸模设计Macherchen2022/5/422五五. .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压铸模设计Macherchen2022/5/423五五. .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

16、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压铸模设计Macherchen2022/5/424六六. .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F2F1,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)压

17、力F时间t压铸模设计Macherchen2022/5/425六六. .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压射比压（Pa ）F 4F F:压射压力（N）A d2 d压室直径(m) A冲头截面积（m2） 压射比压与压射压力成正比与压射冲头的截面积成反比。30MPa简单50MPa简单40MPa复杂60MPa复杂壁厚 =3mm锌合金的压射比压 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

18、。压铸模设计Macherchen2022/5/426六六. .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。根据等流量连续方程V1A1 D2V1 A2 4A2V1 压射速度（ m/s ）V2 充填速度（m/s ）A1 压室冲头截面积（m2）A2 内浇口截面积D压室冲头直径 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

19、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。压铸模设计Macherchen2022/5/427六六. .压铸工艺 冲头空行程压射速度 (m/s)锌合金 0.30.5铝 0.51.1 伯努力方程V= 2P(理想) V流体速度（ m/s ） P流体压力（Pa）流体密度（ Kg/m3）V2= 2P（因粘性表面 张力内磨擦）阻力系数锌合金= 55.4V2P压铸模设计Macherchen2022/5/428六六. .压铸工艺金属液自开始进入模具型腔到充满所需的时间称为充模时间（三）合金的浇注温度溶点 389。C浇铸温度 425。C逐层混 合糊状凝固（四）模具温度简单180。C200。C （连续工作）模具预热130。C180。C复杂190。C220。C （连续工作）模具预热150。C200。C（五）充填时间与持压时间因素大小复杂程度浇口处的面积充填速度. mm- 铸件重量(kg) A2V - 流体密度（Kg/m3 ）A2-内浇口截面积t=V-充填速度压铸模设计Macherchen2022