铝合金压铸技术培训教材

铝合金压铸技术
讲师：钟谷成
2009年5月
铝合金压铸技术
目录
1
铝合金压铸材料介绍 压铸模具设计 模具材料 压铸零件缺陷
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铝合金压铸材料介绍
铝合金压铸材料的应用(主要合金元素：铜、硅、镁、锌、锰)
目前，根据我们所认识在压铸行业中生产通讯行业里面的设备零件一般以铝 硅系合金、铝硅铜合金为主。 1、Al-Si系合金如YL102、YL103特点：流动性好，具有良好的铸造性能，适合于 压铸大型而复杂形状铸件，抗裂性、致密性、耐磨性、导热性好，热膨胀小。
3、GRRU大功率机箱示例说明： 塔放顶杆布置图
顶杆
模具材料
压铸模具的材料要求
一、在压铸循环中，由于高压金属液的强烈冲击与冲蚀作用，成型零件 (模腔、模芯、滑块等)容易损坏，损坏形式多为腐蚀，磨损，龟裂甚至开 裂，因此对成型零件的材料要求如下：
1、在高温下，具有较高的强度，硬度，抗回头的稳定性和热冲击韧度；
气泡
冷隔
压铸零件缺陷
二、压铸件缺陷产生原因及解决方法：
缺陷名称 特征 产生原因 防止方法 模具出模斜度偏小，模具光洁度不够， 适当加大拔模斜度，模具重新抛光， 沿开模方向表面呈现出条状 拉伤 浇注温度，模温过高所致，残留的金属 调整浇注温度和模具温度，在下一个 的拉伤痕迹 液粘附 压铸前模腔要清理干净 适当降低压射速度，浇注温度加强冷 压铸件局部位置，特别是浇 烧伤(冲蚀) 由于内浇口处温度过高引起 却，改变浇注系统的方向，通过后加 口附近有麻点及花纹 工的打磨，喷砂处理 机加工后，铸件内部出现的 1、金属液在高速的充填过程卷入的气体 改进浇注系统，降低压射速度，减少 气孔 气孔，特征是光滑表面，圈 或模具的排气不善； 喷溅改善排气。 形成椭圆形 2、浇注系统设计不良 压铸件内部因收缩形成的孔 提高增压压力，改善浇注系统，防止 缩孔 凝固过程得不到金属液补偿 洞，形状不规则，不光滑 内浇口过早凝固，改善产品的结构。 注：合金浇注630℃-670℃温度，模具温度为浇注温度的1/3左右。
YL102、ADC12的化学成分（%）
Si硅
YL102 10.0~13.0
Cu铜
≤0.6
Mn锰Leabharlann Baidu
≤0.6
Mg镁
≤0.06
Fe铁
≤1.2
Ni镍
Zn锌
≤0.3
Sn锡
Pb铅
Al铝
其余
ADC12
9.6~12.0 1.5~3.3
0.5
0.3
1.3
0.5
1.0
0.2
其余
YL104
80.~10.5
≤0.3
0.2~0.5 0.17~0.30
变形
压铸件的几何形状与图纸不 符或局部变形
1、合理设备顶杆位置和数量； 2、适当调整开模时间； 3、检查局部位置，重新抛光。
花纹
铸件表面上有与金属液流动 方向一致的条纹 铸件表面上有米粒大小的凸 点，表皮下形成的空洞 压铸件表面有明显的不规则 下陷，呈线形纹路，形状细 小狭长。
提高金属液的温度，模具温度调整内 浇口截面积 调整模具的浇口，排气，溢流槽需增 强 提高浇注温度，模具温度，提高压射 力，压射速度，改进浇注系统，改善 排气。
2）内浇口厚度尺寸要根据铸件的形状复杂式简单壁厚来选取； 3)塔放合路器的内浇口应设计在底部，目的是使金属液减短路径，减少压射 过程的卷气产生气孔。
压铸模具设计
冷却系统
由于金属液是高速、高温状态下进入模具型腔内，必然会对模具产生激烈的冲 击和冲刷，产生机械的力和热应力，在每一个压铸件的生产过程中，由于模具与金 属液之间的热交换使模具表面产生周期性温度变化，引起周期性的热膨胀和收缩， 产生周期性热应力，模温过高，易产生粘模，使用冷却温控系统，保证模具的工作 温度。 1）如机箱模具，双工器模具的内浇口处，由于金属液首先进入，如不设备冷却水道， 则由高温引起内浇口处粘模，甚至拉裂压铸件。 2）如果模具冷却不充分，会使压铸顶出过程产生凹痕。
b）设计非常好的流道系统 Gd=0.8；
c）一般设计的流动系统 Gd=0.6； d）劣质差的流动系统 Gd=0.4-0.5；
可见，对于一般的流道系统，意味有40%能量损失在流道系统，具有60%的能量 是真正用来将金属液射入模腔内。
注：压射过程 第一阶段：低速射出0.2~0.5m/s,第二阶段：高速压射0.2~4.5m/s， 第三阶段：增压阶段
压射比压：35~70Mpa
压铸模具设计
浇注系统
扇形浇道：
优点： 1）流动角度小时 ， 有效面 积大。 2）设计简单，易于加工。 缺点： 1）当流动角度>90°时，流动 不稳定，易卷气。 2）流道体积大，耗金属量大。 锥形浇道： 优点： 1）流动稳定。 2）金属液的流动加快，有利于充填。 3）流道体积小，节省金属量。 4）适合长浇口，有利于薄壁件充填。
2、具有较好的导热性和抗热疲劳性；
3、高温下不易氧化，能抵抗液态金属的粘附和腐蚀； 4、材料热膨胀系数小，热处理变形小，淬透性良好。
二、常用压铸模钢材 国内：4Cr5M0SiV1 美国：H13 瑞典：8418 日本：SKD61
压铸零件缺陷
一、压铸件缺陷分析： 1、 缺陷分类： A、几何缺陷---压铸件形状，尺寸与技术要求偏离，尺寸偏差 变形等。 B、表面缺陷---压铸件外观不良，出现花纹、气泡、冷隔、毛 刺、拉伤、烧伤(冲蚀) C、内部缺陷---加工后出现气孔、缩孔。
≤1.0
≤0.3
≤0.01
≤0.05
其余
铝合金压铸材料介绍
压铸性能及力学性能
铝合金力学性能
抗拉强度σ b/MPa YL102 ADC12 YL104 220 228 220
布氏硬度（HB） 60 74 70
注：①1MPa=0.1kgf/mm2 (千克/毫米2) ②抗拉强度：在单向拉伸载荷作用下，断裂时材料的最大负荷除以原始横 截面面积所得的应力。 ③用一定直径的淬硬钢球压入试样表面，并在规定载荷下保持一定时间以 其载荷除压痕面积的商表面材料的布氏硬度。
压铸模具设计
浇注系统
金属液体在压铸过程中的充型状态是有压力速度、时间、温度、排气等因素综 合作用形成。因而浇注系统与压力传递，合金流速，填充时稳固时间，模具温度， 排气各条件有密切联系。一副有浇注系统良好的合金压铸模具会压铸出好的压铸毛 坯件，反之会产生缺陷。 根据有关资料介绍，压力和流量损失可以用阻力系数Cd来表示： a）无流动损失 Gd=1；
压铸模具设计
辅助浇口
浇注系统
三款机箱及塔放浇口比较(扇形流道) 单浇口 40ＬGRRU机箱 双浇口
浇口
13L机箱
Ｐ165机箱 塔放
压铸模具设计
浇注系统
机箱小面板及反射腔 (锥形流道)
浇口
反射腔
浇口
机箱小面板
压铸模具设计
浇注系统
1）内浇口的设计对于机箱要设计在密封槽下3-4mm处，目的是避免高速温度高的铝 合金液冲击模具的凸台以至烧损坏； 铝液进口
谢 谢 !
油路冷却
油路冷却
压铸模具设计
顶出系统
目的是使顶杆布置平衡，使铸件顶出时受力均匀，变形程度减少。 1）对于塔放、合路器模具顶针的布置不能随意，因为会影响其信号。 2）对于机箱模具则要考虑顶针的数量，布局平衡，使压铸件出模顺畅，不致产生较 大的变形。（机箱要求的平面度0.2mm）
压铸模具设计
顶出系统
压铸零件缺陷
二、压铸件缺陷产生原因及解决方法：
缺陷名称 特征 产生原因 1、模具的顶杆设计布置不平衡及数量不 够； 2、开模时间过早，铸件未能定型引起刚 性不够； 3、或模具抛光不够，引起阻力增大顶出 变形。 首先进入模腔内的金属液形成极薄而又 不完全的金属层后被后来的金属液弥补 而留下的痕迹。 模具的排气不良，内浇口开设不良；金 属液凝固时间不够，过早顶出，受压气 体膨胀。 模腔内两股金属液相互不能融合为一 体，此外由于困气，在型腔最后充填部 位也会产生这种缺陷。 防止方法
铝合金压铸材料介绍
合金元素的影响
硅（Si）：提高流动性、补缩性、抗裂性能，但是随着含硅量增加，强度、硬 度增加，伸长率下降； 铜（Cu）： 可提高机械性能，即切削性、研磨性，但是铜含量增加，热裂倾向增大； 镁（Mg）： 1）当铝硅铜系合金含镁时，会降低伸长率，冲击值对镁含量严格控制； 2）提高耐蚀性，电镀； 铁（Fe）： 铁能减少粘模倾向，易于压铸，铁含量在1.0 - 1.5%之间是有益的，低于0.7% 则铝合金液与模具易粘模，铁含量铁含量太多时，则会降低力学性能，切削性 能，耐蚀性能； 锰（Mn）： 能提高耐蚀性和强度，过量也会硬化和脆性； 锌（Zn）： 可提高流动性，改善力学性能； 注：近伸率：材料拉伸时，试样拉伸后，其标距部份所增加的长度与原标距长 度的百分比。
2、 Al-Si-Cu系如YL112、YL113（日本牌号ADC12，美国牌号380）特点：此类 压铸铝合金使用最广泛，具有良好的综合性能（铸造性能、机械性能）。应用于 压铸汽车零件，如汽缸盖、泵、阀类；电子通讯设备零件（机箱、塔放、合路器 类）；机械及电动工具类零件，尤其多用ADC12。
铝合金压铸材料介绍