压铸培训教程

五.压铸合金及其性能
2020/5/22
五.压铸合金及其性能
2020/5/22
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`
☺ 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 ☺ 降低合金的熔点 ☺ 增加合金的流动性能 ☺ 改善合金的机械性能 产生Fe2 Al5浮渣,造成其含量的下降
（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Φ34.5mm共104牙
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四.成型工艺
（七）螺纹﹐齿轮
合金 最小螺距（P) 最小螺纹外径 最大螺纹长度
锌
0.75
外 内外内
6 10 8P 5P
铝
1
10 20 6P 4P
(八）嵌件
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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)
卧式
压室
❖ 热室压铸机的压室通常浸入坩锅的
金属液中,如图示.
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三.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
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三.压铸制程溶汤的流动方式
（二）压力流
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.
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
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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.
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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
镁的加入可 ☺ 细化合金组织,从而增加压铸件的强度 ☺ 改善合金抗晶间腐蚀的能力 ☺ 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
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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
压
t2:开始进入型腔﹐因浇口急减﹐阻力 力
F
增大﹐F2>F1,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
时间t
(压射力与时间关系曲线见右图)
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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
A1 V1 = A2 V2
V2= V1A1 A2
πD 2 V1 4A2
V1 压射速度（ m/s）
V2 充填速度（ m/s）
A1
压室冲头截面积（m 2）
A2
内浇口截面积
D压室冲头直径
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。
特点﹕熔点高,寿命短. 要求﹕1.模温:250~300。C;
2.浇铸温度:铸铁1300~1350。C中碳1440~1460。C 合金1550~1560。C;
3.内浇口厚度为3~5mm,环形浇口多.
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（三）再喷射 （四）补缩金属流（保压时间）
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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3﹕1（应设计壁厚 均匀﹐保证足够强度与刚度的前提）
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四.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。
❖ 压力铸造特性: 1. 高速充填:通常浇口速度达30~60m/s之间. 2. 充填时间很短:中小型件通常为0.02~0.2s之间. 3. 高压充填:热室机压力通常为70~350kg/c㎡ 4. 溶汤的冷却速度快
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二.压铸概论
❖ 压铸设备 热室
坩埚 喷嘴
进口
冲头
压铸机
冷室 立式(全)
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2020年5月22日星期五
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
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二.压铸概论
❖ 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.
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六.压铸工艺
冲头空行程压射速度(m﹕/s) 锌合金﹕ 0.3~0.5 铝﹕ 0.5~1.1
伯努力方程
V=
2P
ρ
(理想)
V ﹕流体速度（m/s ）
P ﹕流体压力（Pa ）
ρ ﹕流体密度（
3
Kg/m
）
V2 =μ
2P （因粘性﹐表面 张力﹐内磨擦） ρ
μ﹕阻力系数
锌合金 = 55.4V2 P
2.减小充型反压力,成型好,表面质量得到改善; 3.可减小或不用排气系统; 4.结构复杂﹐成本高.
一般只适用于薄壁,流程较长的铸件,而对壁厚不均,较厚凸台的 铸件,则加重缩松. （二）充氧压铸（P.F法压铸）又称无气孔压铸（既气孔无氧气） 特點﹕1.消除气孔,提高力学性能; 2.可对充氧压铸件进行热处理,强度增高30%,屈服强度增强100%; 3.充氧压铸可在200~300。C环境工作,可焊接; 4.与真空相比,结构简单,投资少,操作方便; 5.操作时应注意安全.
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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-铁 锌合金中铁元素含不能>0.02%,铁
元素可:
☺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
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五.压铸合金及其性能
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.
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四.成型工艺
（三）脱模斜度
β
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四.成型工艺
（四）圆角
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四.成型工艺
（五）孔 鋅:0.8~1.5（最小直径） 鋁:2.0~2.5（最小直径）
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
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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
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
因素﹕大小﹐复杂程度﹐浇口处的面积﹐充填速度.
t=
m ρA 2V
m-- 铸件重量 (kg) ρ -- 流体密度（Kg/m3）
A2--内浇口截面积 V--充填速度
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七.特殊压铸工艺
产生气孔疏松的原因:高速充模气体末完全排出及凝固收缩得不到充分补缩。 （一）真空压铸 特點﹕1.显著减少气孔,组织更致密,提高了力学性能;
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六.压铸工艺
（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。C~200。C （连续工作）模具预热 复杂﹕ 190。C~220。C （连续工作）模具预热
130。C~180。C 150。C~200。C
ຫໍສະໝຸດ Baidu
（五）充填时间与持压时间
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。
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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
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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
☺增加合金的强度 ☺ 提高合金的硬度 ☺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)
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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
冲头作用于单位面积金属液面上的压力。
P ﹕压射比压（ Pa ）
P= F 4F
F:压射压力（N）
A πd 2 d ﹕压室直径 (m)
A﹕冲头截面积（ m 2 ）
压射比压与压射压力成正比﹐与压射冲头的截面积成反比。
锌合金的 压射比压
壁厚 =<3mm 30MPa 简单 40MPa 复杂
壁厚 >3mm 50MPa 简单 60MPa 复杂
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七.特殊压铸工艺
（三）精.速.密压铸（ACURAD) 特點﹕1.双冲头压铸;
2.克服卷气,收缩产生针孔; 3.内浇口采取定向凝固(下方),便于补缩. （四)半固态压铸 合金所呈现状态﹕树枝状晶体 网状 打碎呈球形团块后压铸
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八.黑色金属压铸
灰铸铁,可锻铸铁﹐球墨铸铁﹐碳钢﹐不锈钢﹐合金 钢都属于黑色金属