压铸车间培训资料【高级教资】

1、压铸车间培训资料,1,专业倾力,目 录 1、整个工厂的工艺流程 2、压铸原理 3、压铸合金及熔炼 4、压铸机 5、压铸模 6、压铸工艺 7、压铸件缺陷及原因 8、镁合金压铸安全作业,2,专业倾力,一、整个工厂生产流程,3,专业倾力,二 、压铸原理,1、压铸概念 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. 特征:高速,高压. 2、金属填充型腔的流态 介绍三种填充理论 2.1喷射填充 填充分二个阶段:冲击阶段和涡流阶段 冲击阶段:在速度,压力保持不变的前提下,金属液 进入内浇口后,仍保持 着内浇口的截面形状,冲击到正对面的型壁处. 涡流阶段:向着内浇口反向填充 这种理论比较适用于薄

2、壁内浇口,高速填充的长方形铸件 2.2全壁厚填充理论 由德国学者在1937年提出,内浇口厚度值取0.52mm, 内浇口与铸件的厚度 比值为f/F在0.10.6范围内. 这种理论认: 金属液通过内浇口进入型腔后,即扩张到型壁,然后沿着整 个型腔截面向前填充,直到整个型腔充满为止.,4,专业倾力,2.3三阶段填充 由英国学者1944年提出. 第一阶段: 液态金属射入型腔冲击型壁后,沿着型腔各方向扩展,在正常 的传热条件下,与型腔壁面相接触的部位形成一层凝固层,亦即铸件的表面 层. 第二阶段: 铸件表面成壳后，型腔继续受到液体金属的填充，凝固层 逐渐增厚，此时合金的粘度亦增，而处于中心部位的液体金属

3、，在第二阶 段结束时，尚处于液态，除了继续得到液体金属的补充外，仍可承受来自 压室的压射压力。 第三阶段: 金属液全部充满型腔，连同浇注系统及压室形成一个封闭的 水力系统，在这个系统中各处的压力均等，压射力仍可通过尚未凝固的内 浇口作用于铸件，达到进一步增压的目的。 3、金属液在不同条件下的流态分析 3.1不同厚度内浇口所出现的流态 改变内浇口厚度与铸件厚度之比，除了影响填充的速度和时间外，也 影响金属液在型腔内的流态。 3.2内浇口开在型腔一侧的流态 金属液沿侧壁填充向前，到达顶端后包围，聚集，向反方向填充，聚 集处有旋涡包气。 3.3薄壁型腔填充流态 金属流的厚度接近型腔的厚度，金属流入是

4、的飘动，与型腔一侧或两侧 相接触。,5,专业倾力,3.4型腔转角处的流态 金属液入型腔转角处会产生旋涡 3.5圆弧面处的流态 4、压铸过程中的主要参数说明 1)起始阶段 金属液浇入压室, 准备压射。 2)慢速封口阶段 压射冲头慢速移动越过浇料口，这时推动金属的压力为P。 作用有二： a:克服压射油缸中活塞在移动时摩擦力 b:冲头与压室之间的摩擦力,6,专业倾力,3)金属液积聚阶段 冲头以稍高于慢速封口阶段速度前进，此时金属液充满整个压室前端，聚集到内浇口前沿之处，压力上升达到P1。 4)填充阶段 其压射力由于受到内浇口处阻力的影响升高至P2，而此时的冲投宿度、冲头速度则要求达到调定的运动速度。

5、 5)增压阶段 增大压力使铸件结晶凝固时组织致密，轮廓清晰。,7,专业倾力,（1）阶段 冲头起始动作到内浇口之前 T1系统压力建立时间（2）阶段 型腔基本冲满 T2增压延迟时间（3）阶段 增压延迟 T3增压压力建立时间（4）阶段 持压 T4 增压时间 一般希望在系统压力建立以后立即增压，以便达到紧实铸件，压缩消除内部气孔和缩孔的目的，增压时间（T4）一般在0.010.03秒范围内为佳，增压延时（T2）过长或增压建立时间（T3）太长都会造成整个增压时间T4延长，这对铸件的质量十分不利。,8,专业倾力,三、压铸合金及熔炼,压铸合金性能 1.物理性能：合金的物理性能是指它们对各种物理现象，如，温度变

6、 化，电，磁等的作用所引起的反应，它有密度，熔点，热膨胀，导热性 和导电性等项内容。 2.化学性能:合金的化学性能是它们在各种介质中与其它元素起化学 反应的能力，主要是耐蚀性。 3.机械性能:合金的机械性能是指它抵抗外力作用而表现出来的特性， 也称为力学性能，如强度，硬度，塑性，弹性，和冲击韧性，一般以抗 拉强度，屈服强度，塑性，延伸率，断面收缩率，硬度来衡量和反映金 属和合金的机械性能. 4.工艺性能:合金的工艺性能是指它们是否易于加工成形的性能，它包 括：可铸性，可锻性，可焊性，切削加工性，电镀性和热处理性等。 合金的铸造性：流动性，收缩性，热裂，铸造应力，偏析，吸气，杂 质。,9,专业倾

7、力,流动性：指合金液充填型腔的能力；影响因素：浇注温度，模具温度，压 力，压射速度，铸件结构。 收缩性：合金从液态到凝固完毕直至常温过程中所产生的体积和尺寸的变 化，总称为收缩，可分三个阶段：液态，收缩，凝固收缩和固态收缩。 压铸件收缩的大小，主要取决于合金种类，化学成分，浇注温度，压射比 压，持压及留模时间，模具温度及铸件结构等。 热裂：是指合金在高温状态形成的裂纹。影响因素：铸型阻力，铸件结 构，浇注温度。 铸造应力：根据应力产生原因分热应力，相变应力和收缩应力。 防止铸件产生 裂纹或变形，除铸件结构设计合理（即具有良好的压铸工艺 性）外，在压铸工艺上应采取妥善措施，使合金同时结晶凝固，并

8、尽可能使铸件 壁厚均匀。避免合金局部积聚，转折处避免尖角，选择合理的浇注系统和溢流系 统，以减少铸件各部分的温度差。总的目的是减免铸造应力产生。 偏析：铸件化学成分不均匀的现象称为偏析。成分不一致势必会影响其机 械及物理性能。 吸气：各种铸造有色合金都有吸收气体的特性，尤其在合金达到熔点时气 体的溶解度剧烈增加。 气密性：合金的气密性是指铸件承受高压气体或液体的作用而不渗漏的能 力，它通常反映着铸件内部的致密程度，一般规律是合金的凝固温度范围愈窄， 铸件产生疏松的倾向愈小，因而气密性愈高。,10,专业倾力,压铸合金分类 压铸有色合金：高熔点合金铝镁铜合金 低熔点合金锌锡铅合金 合金特性及表示方

9、法 1、镁合金特性及用途 比重轻，密度小，仅为1.8g/cm3，是铝的2/3。 比强度高，长期使用不易变形（ /r=1416） 具有良好的刚性，耐冲击性和减震性 抗疲劳，防辐射，电磁屏蔽性好，散热性好 尺寸稳定，压铸性好，铸件最小壁厚可达0.6mm 和铁亲和力小，不易粘模，切削加工性能好 高温脆性，热裂倾向大 耐蚀性差 可循环使用 2、 用途 利用镁合金比重小，比强度大，耐冲击，吸震性好，散热性，电磁 屏蔽等特性，广泛应用于航空，航天，汽车，摩托车，仪器仪表，电动 工具及3C制品。,11,专业倾力,3、常用的压铸镁合金 最常用的压铸镁合金为AZ91D，AM60B，AM50A。其中AZ91D被广

10、泛应 用，是因为其强度高，流动性好，耐蚀性佳。 AM系列的合金适用于需要良好延展性及耐冲击性，例：汽车的方向 盘，仪表板架，座椅架等。 4、镁合金牌号表示法 欧洲标准 欧洲对镁合金的表示方法：ENMC Mg Al9Zn 1（A） EN表示欧洲标准，M表示镁，Mg Al 9 Zn 1表示主要元素及成分 A表示版本编号 美国标准：即ASTM标准的镁合金表示法 在ASTM标准里，镁合金是以字母，数字码来表示，前两个英文字母代表除了 镁以外最多的两种元素，中间两数字代表这两种元素的重量百分比，不同的字母 代表如下： A代表铝（Al） Zn代表锌（Zn） M代表锰（Mn） S代表硅（Si） E代表稀土元

11、素 中国标准 国内镁合金牌号表示法：由镁和主要合金元素的化学符号组成 例：Z Mg Al 8 Zn （即5号铸镁） Z表示铸造， Mg表示镁锭，Al 8 Zn表示合金中主要各种元素符号及含量,12,专业倾力,5、镁锭预热一般镁极易与空气中水分，氧气发生化学反应：Mg + O2 2MgO（s） Mg +H2O Mg(OH)2+H2+Q 因此，镁锭表面是又MgO，Mg（OH）2 的膜组成，但MgO和Mg（OH）2 都会吸附水分。若把受潮镁锭加入熔融镁液，极易引起熔炉爆炸，因而镁锭加入镁液前必须预热去除表面水分。预热温度：150摄氏度350摄氏度。6、镁合金熔化及保护炉 合金熔化可以通过电阻式，感应

12、式，然油或然气加热。从安全操作及温度控制方面着想，采用电阻加热炉，目前普遍采用双室熔化炉（一个室用作熔化，一个室用作保温），它的优点在于大部分温度变动和杂质只存在于熔化炉中。每1000公斤熔料大约耗电400500千瓦小时。 熔化状态的镁与空气中的氧气和水分接触将发生剧烈的反应，因此需要避免空气进入到镁液中去。目前普遍采用气体保护方式保护容了。保护气体以SF6 +N2 的混合气体为例来说明其保护原理：覆盖在镁汤表面的保护气体是经由一连串的化学反应，形成一层n 微米厚的薄膜，产生保护效果： Mg(液)+O2 MgO Mg(液)+O2 +SF6 MgF2 + SO 2 F2 MgO+ SF6 MgF

13、2+ SO 2 F2 薄膜的主要成分是结构较疏松的MgO和较致密的Mg F2 。,13,专业倾力,四、压铸机,压铸机是压铸生产的最基本的设备，是压铸生产中提供能源和选择最佳压铸 工艺参数的条件，是实现高速高压压铸特点而获得压铸件的保证基础。 4.1压铸机分类及型号规格 压铸机通常按压室的受热条件的不同分为冷室压铸机和热室压铸机两大类。 冷室压铸机又因压室和模具放置的位置和方向不同分为卧式，立式和全立式三种。 热室压铸机的主要特点是在压室和压射冲头浸在熔融金属液中。冷室压铸机的主要特 点是压室内和压射冲头不浸在熔融的金属中,冷室压铸机的卧式最为常见。 4.2压铸代号的意义. 国产压铸机的代号全意

14、如下(根据部标JB30000-81规定). J I a b c d J:代表金属压铸机 I:特性符号:有I表示机器是自动或半自动. a:代表机器分类 1-代表冷室压铸机 2-代表热室压铸机 b:代表机器的型式 1-代表卧式压铸机 2-代表立式压铸机 c:代表机器锁型号力参数,近似锁型号力的1/100KN. d:代表机器的改型顺序号如A、B、C 举例: JI213型-表示250KN的自动热室卧式压铸机 JI25B型-表示为2500KN第二次改型的卧式冷室压铸机,14,专业倾力,4.3压铸造的参数规格 部标JB2590-75规定,热室压铸机有9种规格,合于是力从100KN到10000KN,冷 室卧

15、式压铸机有11种规格,合型力从250KN到35000KN,压铸机的基本参数有:合型 力、压射力、压型厚度(最小、最大)动型板行程、拉杠内间距水平垂直、顶出 力、顶出行程、压射位置，一次金属浇入量、压室直径、空循环周期。 4.4热室内压铸机与冷室压铸机比较,15,专业倾力,4.5压铸机基本结构 压铸机的基本结构由以下八个部分组成： 合模机构； 压射机构; 液压传动系统； 控制、操纵系统； 机座与油箱； 顶出器及液压抽芯器； 冷却、润滑系统； 安全防护装置。,16,专业倾力,五、压铸模,5.1压铸模在生产中的作用 压铸模是压铸生产中的重要工艺装备，它对生产能否顺利进行， 铸件质量的优劣合格率的高低

16、、作业循环的快慢起着极为重要的作用。 1.决定着铸件的形状和尺寸公差等级； 2.其浇注系统（特别是浇口位置）决定了熔融金属的填充状况。 3.溢流排气系统影响着熔融金属的溢渣排气条件。 4.控制和调节压铸过程的热平衡。 5.决定了铸件的表面质量及变形程度。 6.模具的强度限制了压射比压的最大限度。 7.影响生产效益。 5.2 压铸模结构 压铸模式是由定模和动模两个主要部分组成的，定模与机器压射 部分连接，并固定于其上，浇注系统压室内相通。动模则安装在机 器的动模型板上，并随机器型板的移动而与定模式合拢或分开。,17,专业倾力,5.3压铸模所处的工作状况对模具的影响 a.熔融的金属液以高压高速进入

17、型腔，对模具成型零件的表面产生激 烈的冲刷，使模具表面产生腐蚀和磨损，压力还会造成型芯的偏移和弯曲。 b.在填充过程中，金属液杂质和熔渣对模具形成形表面回产生复杂的 化学作用，加速表面的腐蚀和裂纹的产生。 c.压铸模在每一个铸件生产过程中都回经历高温到低温，这样模具材料 经过不断的热膨冷缩，当交变应力超过模具材料的疲劳极限时，型腔表面 首先产生裂纹。 5.4浇注与溢流系统 压铸模的浇注系统是引导熔融金属填充型腔的通道。对金属液的流动方 向，排气条件，模具的热分布，压力的传递，填充时间和填充速度等各个方 面，起着极为重要的控制与调节作用，并对铸件质量，生产效率，模具寿命 起着决定性的作用，压铸生

18、产中所带来的铸件废品及缺陷，很多是由于浇注 系统设计不动所造成。 溢流系统是熔融金属填充型腔的过程中，排除气体，清除涂料余烬，以 及冷金属的通道和处所，它与浇注系统共同对填充条件和模具的热分布起着 控制作用。,18,专业倾力,六 、压铸工艺,压铸工艺是将压铸机.压铸模和压铸合金三大要素有机的组合而加以综合运 用的过程。主要工艺参数：比压.充填速度.冲天时间.模温。 6.1压力 压力是使铸件获得组织致密和轮廓清晰的重要因素。 在压铸生产中，压力的表示形式有压射力和比压两种。 6.1.1压射力 压射力是压铸机在压射机构中推动压射活塞运动的力。 P压射力=PgD/4 P为缸的压射腔内工作液的压力 D

19、为压射缸直径 G为中立加速度 6.1.2比压 压室内熔融金属在单位面积上所受的压力为比压。比压是熔融金属在填充过 程中各阶段实际得到的作用力的大小的表示方法。 将填充阶段的比压称为填充比压，将增压阶段的比压称增压比压。填充比压 用来克服浇注系统和型腔中的流动阻力，特别是内浇口处的阻力，使金属液流保 证达到需要的内浇口速度。而增压比压则是决定了正在凝固的金属所受到的压力 以及知识所形成的胀型离的大小。,19,专业倾力,6.1.3压力的作用和影响 比压对铸件机械性能的影响 比压增大，结晶细，结晶层增厚，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。 对填充条件

20、的影响 合金溶液在高比压作用下填充型腔，合金温升高，流动性改善，有 利于铸件质量的提高。 6.1.4影响压力的因数 压铸和金的特性：如熔点.流动性等 合金浇注温度和模具温度 铸件结构和浇注系统设计，填充阻力越大，压力损失也就越大 压铸机压射系统特性和增压效果 6.1.5比压的选择 1)压铸件特性；结构复杂.薄壁.有气密性要求.要求强度高.要高比压. 结构简单.厚壁件选低比压 2)合金的特性：结晶温度范围大，流动性差，密度大，比压选高些 3)浇注系统：阻力大，流程长，比压高些 4)温度：温度（金属液与模具）低时，比压选高些,20,专业倾力,6.2压射速度 压铸过程中，压射速度受压力的直接影响，又

21、与压力共同对铸件内部质量，表面 要求和轮廓清晰度起着重要的作用，速度有冲头速度和内浇口速度两种。 6.2.1压射速度 压室内的压射冲头推动熔融金属移动时的速度称为压射速度（冲头速度）压射速 度又分为两级，1级为慢压射速度（有利排除压室中气体）2级为快压射速度（使金属 液快速充满型腔） 快压射速度的作用和影响 A：快压射速度对铸件机械性能影响 提高压射速度，改善合金流动性，有利消除流痕、冷隔等缺陷，提高机械性能和 表面质量，但速度过快时，易产生涡流包气，机械性能下降。 B：快压射速度对填充特性的影响 提高压射速度使合金溶液在填充型腔时的温度上升，改善填充条件。 快压射速度的选择和考虑的因素 A：

22、压铸合金的特性；熔化潜热和合金的比热和导热性，凝固温度范围。 B：模具温度高时，压射速度可适当降低 C；铸件质量要求：表面质量要求高和薄壁复杂件，采用较高的压射速度高速压射起点 6.2.2内浇口速度 熔融金属通过内浇口导入型腔时的线速度即为浇口速度。 V内= F室V射/ F内 V内内口速度浇 F室=压室截面积 F内内浇口截面积 V射 冲头速度 镁合金件内浇口速度薄壁件一般选择在6080m/s左右，厚壁件50m/s左右.,21,专业倾力,6.3温度 压铸过程在中，温度对填充过程的热状态，以及操作的效率等方面起着重 要的作用。压铸中所指的温度是指浇注温度和模具温度。 6.3.1浇注温度 熔融金属的

23、浇注温度是指它自压室进入型腔时的平均温度，由于对压室内 的金属液的温度测量不方便，一般以保温炉的温度来表示。 浇注温度的作用和影响 A：气体在合金中的溶解度，随温度的升高而增大，虽在压铸过程中难分析 出，但对塑性有影响 B：铝、镁合金随温度升高氧化加剧，氧化夹杂物使合金性能恶化。因此合金 过热，易产生缩孔、裂纹、气孔、气泡，故机械性能降低。合金温度过低，产 生成分不均匀，流动性差，影响填充。 选择浇注温度的重要因素 A：合金的性质：熔点、热容量、凝固范围等，对镁合金热容量小，浇注温度 可偏高点 B：铸件的复杂程度 C：模具温度较高时，可适当降低浇注温度 D：比压和压射速度，均对合金温度有直接影

24、响，可使合金温度提高。 合金浇注温度选择 镁合金热室浇注温度630650 镁合金冷室浇注温度660690,22,专业倾力,6.3.2模具温度 模具温暖度的作用和影响 A：在填充过程中，模温对金属液流温度、黏度、流动性、填充时间、填充 流态等，均有较大影响。模温过低时，表层冷凝后又为高速液流破碎，产生 表层缺陷；模温过高时，虽有利获得光洁的铸件表面，但易出现收缩凹陷。 B：模温对合金溶液冷却速度、结晶状态、收缩应力均有明显影响。模温过 低，收缩应力增大，铸件易产生裂纹。 C：模温对模具寿命影响甚大，激烈的温度变化，形成复杂的应力状态，频 繁的应力交变导致早期龟裂。 D：模温对铸件尺寸公差等级的影

25、响，模温稳定则铸件尺寸收缩率也相应稳 定。 影响模具温度的主要因素 A：合金浇注温度、热容量和导热性 B：浇注系统和溢流槽的设计，用以调整平衡状态 C：压铸比压和压射速度 D：模具设计，模具体积大、热容量大，模温波动较小 E：模具合理预热，提高初温，有利于改善热平衡，提高模具寿命 F：模具润滑起到隔热和散热作用 模具温度的选择 镁合金模具（薄壁件）：250300 厚壁件：200250 注：模具冷却（镁合金）绝对不能采用水冷却,23,专业倾力,6.4时间 压铸工艺上的“时间”是填充时间、增压建压时间、推荐时间及留模 时间。 6.4.1填充时间 熔融金属在压力下开始进入型腔，直到充满的过程所需要的

26、时间称为 填充时间，镁合金件最大的填充时间t=0.05T2(s) T为最大肉厚（mm） 填充时间越短，铸件表面质量及轮廓清晰度越佳，但充型太快，易造 成型腔气体排不及，使孔隙率增大。 填充时间与比压、内浇口速度、内浇口截面积等因素密切相关 t=Q/Ag V t为填充时间（S），Q为金属体积（CM3），Ag为内浇口截面积（CM2） V为填充速度CM/S 6.4.2增压建压时间 增压建压时间是指，熔融金属在充型过程中的增压阶段，从充满型腔的 瞬时开始，直至增压压力达到预定值所需的建立起来的时间，即从压射比压 上升到增压比压建立起来所需要的时间。从压铸工艺上来说，所需的增压比 压时间越短越好。对镁合

27、金压铸机其最短的增压建立时间应小于0.01秒。 从压铸工艺上来说，增压建压时的长短，取决于型腔中合金液的凝固时间 （短于型腔及内浇口中合金液的凝固时间才合理）若增压建压时间较长，合 金已经凝固，压力无法传递，失去增压压实作用。,24,专业倾力,6.4.3持压时间 熔融金属充满型腔后，使熔融金属在增压比压作用下凝固的这段时 间称为持压时间。持压作用是使压射冲头将压力通过还未凝固的余料， 浇口部分的金属传递到型腔使正在凝固的金属在压力下结晶，从而获得 致密的铸件。 持压时间的选择，按下列因素考虑： 压铸合金的特性：压铸合金结晶范围大，持压时间可长些 铸件壁厚：铸件平均厚度大，持压时间可长些 浇注系

28、统：内浇口厚，持压时间可长些 6.4.4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， 称为留模时间。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、不开裂的最短实际为宜。 留模时间过长易产生裂纹、增大收缩率、降低生产效率，降低模温等。,25,专业倾力,6.4.5压室充满度 浇入压室的金属液量占压室总容量的程度称为压室的充满度。一般 取30%60%为最适宜。压室中空气少；合金温度下降少；冲头启动不卷气。 6.4.6压铸用涂料 压铸过程中，在机器的压室和冲头的配合面、模具型腔表面、浇道表 面、活动部分的配合部分（如抽芯机构）都必须根据工艺的要求喷上不 同的润滑材料，通称压铸涂料。,26,专业倾力,七、压铸件的缺陷分类及原因,缺陷分类及产生原因： 几何缺陷：压铸件形状、尺寸与技术要求有偏离，尺寸超差、扰曲、变形等。 表面缺陷：压铸件外观不良，出现花纹、流痕、冷隔、斑点、缺肉、毛刺、飞边。 内部缺陷：气孔、缩孔、