压铸基本知识

压铸基本知识
一. 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,有机组合并加以综合运用的过程.
压铸时,金属填充型腔的过程就是将压力.速度.温度.及时间等工艺参数加以统一的过成.同时.这些工艺参数又相互影响.相互制约.并相辅相成,只有正确选择和调整这些参数.使之协调一致.才能获得预期的效果.因此.在压铸过程中.不仅应重视铸件结构的工艺性.铸型的先进性,压铸机性能和结构的优良性,压铸合金选用的适应性和熔练工艺的规范性.更应重视.压力.速度.温度.和时间等工艺参数对铸件质量的重要作用.
第一节;压力：压力存在是压铸工艺有别与其它铸造方法的主要特点.压力是使组织致密和轮
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.和压射比压两种.
压射力;
压射力是压铸机压射机构中推动压射活塞运动的力
通常用; P. 或 F 表示. 它是反应压铸机功能的一个主要参数. 它的大小由压射缸的面积和系统工作压力所决定.
比压;
压室内铝合金单为面积上所承受的压力;
. P= F/S P---- 比压S---- 压室的截面积F---压射力F= P 3.14D2/4
比压又可分为两种;
填充比填压; 金属填充型腔时各部位所受到的力.( 又
称为压射比压)
2. 增压比压; 增压阶段的压力称为增压比压;
这两个阶段的比压都是跟据压射力来却定的;
现有的压铸机两个阶段的压射力是不同的故比压也不同.
填充比压是克服浇口系统和型腔阻力的;特别是内浇口的阻力.
增压比压决定了正在凝固的金属所受的压力.以及这时
所形成的涨型力的大小.
比压增大.结晶细. 细晶层增厚.由于填充特性改善.表面质量提高.气孔影响减轻.抗拉强度提高.但延伸率降低.合金属液在高比压作用下填充型腔.合金温度升高.
流动性改变.有利与铸件质量的提高.
影响压力的因素;
1.温度越高有效比压越大
2.模具温度过底.压力损失增大.
3铸件结构和浇注系统的设计.填充阻力越大.压力降低
大.影响压力的还有;机床的性能.液压系统的灵敏度.
密封性.氮气的压力.油液温度的变化所引起粘度的波动.压射头与料筒之间的配合情况.
五; 压射过程中的速度;
一般的取值范围为; 一速0.3m/S;高速; 1---5m/S ;建压时间;0.03---0.05m/S.压射结束后.保持增压压力.直到铸件完全凝固.
六; 比压的选择
铸件一般分为两种; 有强度要求和无强度要求.
比压的选择要跟据壁厚来选择;
在一般情况下.压铸薄臂铸件时.由与型腔中的金属液流动阻力较大.因内浇口也薄,所以有较大的阻力,故要有较大的填充比压才能保证达到须要的内浇口速度.
对与厚壁铸件,一方面选定的内浇口速度较低,并且
金属的凝固时间较长,可以采用较小的填充比压;另
一方面,为使铸件具有一定的致密度,还需要有足够
的增压比压才能满足够要求
对于形状复杂的铸件,填充比压应选择高一些
. 但要考虑合金的类别;如合金.内浇口的速度.压机的合模力等因素填充比压的大小,主要是根据所选定的内浇口速度计算的.而增压比压的大小,主要是根据不同合金的类
别选用不同的数值.当模具排气良好且内浇口与铸件臂厚设计恰当,可选小点,反之就要选大点.
有气密性要求.面大.壁薄一般应为;50---60MPa
第二节压射速度
压射过程中,压射速度既受压力的直接影响,又与压力共同对铸件内部质量,表面要求和轮廓清晰程度起着重要作用. 速度的表示形式常为压射速度和内浇口速度,
压射速度.
压射头推动金属向前移动的速度称为压射速度.
压射速度又分为多级( 一般有; 慢速.一快.二快)
慢速; 也叫慢压射速度. 它是指冲头开始运动到封住熔杯口的速度一快; 也叫一级压射速度; 它是指从慢速结束开始到金属充满内浇口时的速度.
二快;也叫二级压射速度;也叫快压射速度; 它是指从一快结束到金属全部把型腔填充完全时的速度.
一快要求压室中的金属液充满压室,在既不过多降底合金属温度,又有利于排除压室中的气体的原则下,该阶段的速度应尽量的底,一般应底于O.3M/S,
二快该速度由压铸机的特性决定,现有的国产压铸
机一般在4-----10m/S,该速度是压铸机的主要参数之一,但在保正铸件内外质量的前提下速度越底越好.这样有利于按顺序填充.减少气孔的存在.
二快的作用;
(1)对铸件力学性能的影响;
提高压射速度.则动能转化为热能,可提高合金的流动性.有利与消除流痕,冷隔等缺陷.可改变力学性能和表面质量.
但速度过快时.合金液呈雾状与气体混合,产生严重的乱流.力学性能下降.铸件局部产生针孔.
(2); 压射速度对填充特性的影响;
提高压射速度可改变压射条件.可压铸出质量优良的复杂薄壁铸件.
但速度过快时.填充条件恶化,在厚壁铸件中最显著.
二快速度的选择和该考虑的因素;
1; 要考虑熔化潜热,凝固温度范围.
2; 模具温度高时.压射速度可适当降底;为提高模具寿命也可适当限制压射速度.
3当铸件壁薄,形状复杂且对表面要求高时.应采用较高的压射速度.
内浇口速度
熔融金属在冲头作用下,经过横浇道到达内浇口,然后进入型腔,进入型腔的快慢.就叫内浇口速度.通常采
用的内浇口速度范围是15-----70m/S
同发生变化,这种变化的熔融金属进入型腔流动时,由与型腔的型状复杂.厚度不同.模具温度梯度不等因素的影响.流动的速度随时发生变化.这个速度称为填充速度.
内浇口速度的高底对铸件力学性能的影响极大.内浇口速度太底.铸件强度就会下降.内浇口速度提高.强度就会上升.而过高又会导致强度下降.
冲头.压射速度.与内浇口速度的关系;
根据连续性原理;冲头压射速度越高.则金属流经内浇口的速度越快
1.速度的选择;
在压铸生产过程中,速度与压力共同对铸件内在质量.表面质量和轮廓.清晰度起着重要的作用.如果对压铸件的力学性能较高的要求.则不应选用过大的内浇口速度这样能降底乱流.所造成的涡流.因为涡流中含有空气和型腔内的涂料所挥发的气体.随着卷入涡流内的空气和蒸气的增多.压铸件内部的气孔就会增多.并切力学性能明显下降和变坏.
如果压铸件是复杂的薄臂件.并切对表面质量提出了较高的要求.就应该选用较高的压射速度和内浇口速度.这一点是非常重要的.
常用的铸件平均壁厚与内浇口速度的关系;
见下表格;
铸件壁厚内浇口速度铸件壁厚内浇口速度
1 46----55 5 32----40
1.5 44----53 6 30----37
2 42----50 7 28----34
2.5 40----48 8 26----32
3 38----46 9 24----29
3.5 36----44 10 24----27
4 34----42
以上单为; mm 内浇口速度; m/S
内浇口速度与压射速度和压室直径内浇口截面积有直关系. 注; 这一点非常关键.(记住了这一点可以解决很多问题)
内浇口速度可以调整以下三个方面; 生产中想提高压射速度
1.调整冲头速度;(即;提高压射速度.开大节流伐)
2.改变压室直径;(即;更换熔杯.大换小)
3.改变内浇口截面积;(既;修模)
压力; 速度;的分析;
一快过慢铝液热损失过大.对填充不利.过快铝液不稳定易产生卷气.出现气孔.二快起点过早.会将料筒里的气体
和浇道里的气体卷入型腔对质量严重不利.当二快过早迟.合金液会进入型腔.在快速来后铝液前沿与后来铝液不能完全融合.型成冷隔.或者流痕.
增压起点对压铸件质量的影响;
1.增压缸提前动作(也就是增压来的过早)待型腔填充
完毕.增压缸活塞动作也终止,故无法行成增压后的
高比压.铸件在较底压力下结晶成型.严重影响质
量.(铸件内会出现缩孔)
2.增压来的过迟(晚)铸件已凝固.增压虽建立.但已无
效.不能起到作用.
3.正确的增压转换点.应选在型腔基本填补满前.立既
增压.才能获得预期的效果.
4.压射头磨损受阻.压射不畅对工艺参数影响很大.
对4的分析如下;
4.1 压射冲头被咬伤卡住.会严重影响压力的传递和压
射速度的稳定以及铸件质量和生产的正常进行.原因很多;
主要原因是由与温度的影响波动.使压射头与压室的间隙也处与不断变化的状态. 这种间隙变化.在大直径的压室中最明显.故压射室直径越大.冲头受命越短.
压射室浇料口下方.经常处与高温合金的冲击下.与上方形成明显的温度差,在不同膨胀量的作用下.产生扭曲.轴线同轴
度可偏0.2mm,如果冲头配合间隙小与0.1mm压射杆又是刚性连接的情况.则冲头拉伤磨损情况会更加严重.故为了发挥压射系统的效率.必需合理选择压室和压射头的配合间隙.并解决温度差的影响.
温度压铸过程中.温度对填充的热状态.操作的效率起着重要的作用.压铸中所指的温度是;1.浇铸温度;2.模具温度.
温度的控制是获得优良铸件的重要因素.
1;浇铸温度;
汤汋里的铝合金注入料筒时的温度.(这时的温度测量不方便,一般以保温炉取汤口的温度表示.
下面谈浇铸温度的作用和影响;
随着合金液温度的升高.力学性能有所改变.但超过一定限度后.性能会恶化;
原因;
1.气体在合金中的溶解度随温度的升高而增大.
虽然溶解在合金中的气体量较少.但在压铸过程
中难以排出.对铸件质量是有影响的.
2.含铁量随合金温度升高而增加.使流动性降
低.结晶粗大.性能恶化.
3.铝合金.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.气孔和氧化夹杂物.使产品力学性能变差.
漏气.
4.合金温度过底.会使成份不均匀,流动性差.影
响填充.使产品充型不良.合金温度对填充流速有
直接影响.浇铸温度过高.而且在高速的作用下.
易产生涡流包气,对与凝固温度范围较宽的合金
可采用高压.底温.底速.这样有利与型成顺序填
充.提高铸件质量.但易引起粘模和溶蚀.不利与
模具热平衡.降低模具寿命.故正确选择合金温度
十分重要.
影响浇铸温度的主要因素;
1.合金的性质. 熔点. 热容量. 凝固范围;
对与凝固范围宽的合金,可采用底温.底速.高压.和
较厚的内浇口.这样.对厚壁铸件质量可以取得良
好的效果.
2.铸件结构的复杂成度;
3.模具温度;
4.比压和压射速度;因为动能转化为热能.可使合金
温度升高.
合金浇铸温度的选择
通常在保证成型和所要求的表面内在质量的前提下.
尽可能采用底的温度.(浇铸温度一般应高与合金液相
合金类别锌合金铝合金镁合金
浇铸温度410--450 610--700 640--700 线温度20---30度.)
内浇口速度对合金温度的影响;
合金液高速通过内浇口时.因摩擦会使温度升高(能量守恒原理.动能转变为热能)如; 当内浇口速度为40m/S时.铝合金液进入型腔时的温度将增加8度.而内浇口速度越大.温度就增加的越多.
模具温度
在压铸过程中.模具需要一定的温度.模具的温度是压铸工艺中又一重要的参数.它对提高生产率和获得优良铸件有着重要的作用.
1.模具温度的作用和影响;
在填充过程中.模具对金属液流温度.粘度.流动性.填充时间和填充
流态等均有较大影响.模具温度过底时.表层冷凝后又被高速液流激破.产生表面缺陷.大的破碎块会被卡在内浇口处.严重影响填充速度和填充效果.使表面质量和内在质量下降.严重时产品不能成型.这种情况在生产中可经
常看到.模具温度过高时.虽有利与获得光洁的铸件表面.但易出现缩裂和凹陷.
2 . 模具温度对合金液冷却速度.结晶壮态.收缩应力有明显的影响.模具温度过底.收缩应力增大.铸件易产生裂紋.
3 . 模具温度对模具寿命影响很大,强烈的温度变化.形成复杂的应力状态.频繁的应力交变.是导致模具过早龟裂的主要原因.
4 . 模具温度对铸件尺寸公差等级有一定影响.模具温度稳定则铸件收缩率也相应稳定.
5 . 影响模具温度的主要因素;
5.1. 合金浇注温度.浇注量.热容量.和导热性.
5.2 浇注系统和溢流槽的设计.用以调整平衡状态.
5.3 压铸比压和压射速度.
5.4 模具设计.( 模具体积大.则热容量大.模具温度波动
小.模具材料导热性好.则温度分布就越均衡.有利与改
善热平衡
5.5 模具合理预热提高初温.有利与改善热平衡.可大大
的提高模具寿命.
5.6 生产频率快.模具温度升高.只要保持在一定范围对产
品和模具都是十分有利的.
5.7 合理的喷涂能起到隔热和散热的作用.
6 . 模具温度对铸件力学性能的影响;
模具温度提高.改善了填充条件.使力学性提高.模具温度过高.合金液冷却速度就会下降.细晶层(激冷层)厚度减薄.晶粒较粗大.强度下降.(漏气率升高)因此.为了获得质量稳定的优质铸件.必需将模具温度严格地控制在最佳的工艺范围内.(最好应用模温机)以保证模具在恒定范围内工作.
.7. 模具温度的选择和控制;
7.1模具温度的选择应根据铸件的形状. 复杂成度.
臂厚.臂厚差浇铸温度.合金的性质等因素来综
合考虑.(铝合金一般应在220—280度)
7.2模具温度冷却装置;
为了获得稳定的模具工作温度.宜采用模具温度控制装制(即;温控装制.模温机)目前我司模具温控手段落后.只是通水冷却.通水量也未加控制.迫切需要以载热油为介质.用电子温度计进行控制.将模具温度稳定在工艺范围之内.只有这样才能降低质量的波动.提高成品率
8 . 模具的热平衡;
为了保正生产的连续进行.模具工作温度应保持在一定的范围内.这就必需使模具处与热平衡状态.模具热平衡指的是.在每一个压铸循环中.金属液传给模具的热量.等与冷却系统带走的和模具自然散发的热量
第四节-时间
压铸机工艺上的时间指的是;
1.填充时间;
2.增压建立时间. (建压时间)
3.保压时间;
4.留模时间;(冷却时间)
5.顶出.顶回时间;
6.循环时间;
7.压射时间;
时间是一个多元复合的因素.它与压力.速度温度.合金液的物理性质.铸件的结构有着密切
的关系.(还与内浇口的截面积有关).所以在压铸
工艺中是至关重要的.
1. 填充时间;
从金属进入型腔到型腔被完全充满.所需的时间;铸件填充所需的时间长短.与以上所说的压力.速度.温度.以及合金.铸件结构有着直接原因.
可做分析;如压力小模具温度底.合金温度也底.肯定所需填充时间就长.反之.就短.(一般薄臂件填充时间要短.如;散热器.反之.就要长.具体多少为好必需根据实际情况而定.
跟据经验和计算.铸件平均壁厚与填充时间应选在如下;
平均壁厚填充时间平均壁厚填充时间
1.0 0.01—0.04 5 0.048—0.072
1.5 0.014—0.02 6 0.056—0.084
2.0 0.018—0.026 7 0.066—0.10
2.5 0.022—0.032 8 0.076—0.116
3.0 0.028—0.040 9 0.088—0.138
3.5 0.034—0.05 10 0.1—0.16
4.0 0.040—0.06
2. 填充时间的选择;
2.1 合金浇铸温度高时.填充时间可选长些;
2.2. 模具温度高时.填充时间可选长些;
2.3 .铸件厚壁且离浇口远时.填充时间可选长些;
3; 增压建压时间;
即从压射比压上升到增压比压所需的时间;从压铸工艺上说建压时间越短越好.但是.这个时间受压射系统的增压装置和油路设计的限制.性能很好的压铸机.其最短的建压时间也不会少与10m/s
从压铸工艺上来说.建压时间的长短.取决与模具中合金液的凝固时间.凝固时间少长的合金.增压建压时间也可少长.但应短与合金液的凝固时间.因此.在机器压射系统和增压装置上.建压时间的可调性是非常重要的.若建压时
间少长这时合金已成半固态或固态.压力就无法传递.失去了增压的作用.(铸件产生缩松.漏气)
4; 保压时间;
定义; 即从型腔填满到在增压比压作用下凝固的这段时间.称为保压时间.
保压时间的作用;---冲头将压力通过还未凝固的料饼.传递到型腔.
使正在凝固的金属在压力作用下结晶.从而获得致密的铸件.(保压不正常漏气比例会上升).
一般来说有以下归率;
1.合金结晶范围大.保压时间应选的长些;
2.铸件平均厚度大.保压时间应的长些;
3.内浇口厚.保压时间应选的长些;
5 留模时间;
定义; 从保压结束到开模顶出铸件的这段时间;
足够的留.模时间.能够保正铸件在模具内凝固.冷却.使铸件建立足够的强度.在开模和顶出时.不致产生变形和拉裂.
留模时间的选择.通常以开模和顶出不变型.不开裂的最短时间为宜.然而.过长也不好.降低了生产效率.降低了模温.不易脱模.由与合金有热脆性和收缩性.而引起产生裂纹.综上所述.压铸生产中的压力.速度.温度.时间等工艺参数可按下列原则进行调整;
1.铸件壁越厚.结构越复杂.则压射力应越大;
2.铸件壁越薄.结构越复杂.压射速成应越快;
3.铸件壁越厚.留模时间应越长;
4.铸件壁越薄.结构越复杂.浇铸温度应越高.
冲满度的含义;
浇入料筒里的金属占料筒总容量的成度.叫压室(或料筒)的充满度;
充满度对与卧式冷室压铸机有着特殊的意义.因为.卧式压铸机的料筒在浇入合金后.并不是完全充满.而是在金属液面上方留有一定的空间.这个空间所占空间越大.存有空气就多.压入模具中的气体就越多.产品中的气体含量就多(产品中的气孔就越多)
而充满度太小也不好.因为.合金在料筒里的温度下降的太快.激冷层厚.对填充十分不利.一般应在40—80%.最好是在65—75%之间.
第六节压铸涂料
压铸涂料包括;1. 料筒与冲头的配合部位;
2.型腔表面;
3.浇道表面;
4.活动部位的配合部位; 以上所说的四个方面都要根据
要求喷上或刷上不同润滑材料.这种不同的润滑材料通称为压铸涂料.
涂料的正确选择和合理使用是一个非常重要的环节.它对模具寿命.铸件质量.生产效率.以及后道工续的表面处理有着重大的影响.
涂料必须起到的作用;(应具备的特性)
1.高温下具有良好的润滑作用;且发气量小.闪点高.
2.具有良好的成膜性.(减小铸件与模具之间的摩擦
使出模顺利)
3. 保温性; 减少瞬间的热扩散.提高充型性
具体的还可以这样解释;
1.挥发点底.在100—150度时.能很快的挥发.
不增加或少增加型腔中的气体.
2.覆盖性好.与高温下结成薄膜层.但不易产生
堆积.
3.无味.不晰出或分解有害气体.
4.性能稳定.在规定的保存期内不沉淀.不分
解.
5.对环境汚染小.
涂料的使用;
1.均匀;不要太厚.也不要漏涂.
2.涂料的浓度尽可能的小;
3.涂完后一定用气吹匀;涂料挥发后方可合模,压射.不然型
腔中有大量的气体.使铸件产生气孔.甚至这些气体产生
高的反压力.使铸件成型困难.
4.生产中应特别注意模具排气道的清理.避免涂料聚集堵
塞排气道.
5.对与转弯内凹部位应避免涂料沉积.碳化.(喷完后多吹气)。