压铸机的基本知识

压铸机的基本知识
第一节压铸机的分类
压铸机一般分为两大类:即冷室压铸机和热室压铸机.冷室压铸机的结构特点是压射室和压射头不浸在熔蚀的金属液中，因此，它不常期受热态金属的加热和熔蚀，故可压铸熔点较高的合金，如：铜铝镁等。

但它需要用人工或其它辅助设备将金属液注入压室中，从而增加了辅助工序时间和金属的的热损失，因而不如热室机效率高；
第二节压铸机的型号编制
依照中华人民共和国JB/T 3000-1991 <<铸造设备型号编制方法>>,压铸机属于金属型铸造设备,其分类代号用字母J来表示,压铸机的主参数为合型力,单位吨,折算系数为十分之一,J ****
第三节压铸机的组成部分
组成部
分:
1.机身部分;
2.合型部分;
3.压射部
分;
4.液压系
统;
5.电器控制系统;
6.润滑系
统;
7.冷却系
统;
8.安全
门;
9.其它辅助设备
第一章压铸机的选型
第一节压铸机比压的确定
压射比压是确定压铸件成形及致密性的重要参数.
压射比压的过大就会提高压铸机吨位,从而增加压铸件的成本.
例如: 某铝合金铸件在分型面上总投影面积为400cm* cm 选压射比压P 为
50Mpa,即能满足铸件要求,因此选用( 400* 50/10= 2000KN< 2500KN) J1125 型2500KN压铸机即能加工压铸件,但如选用压射比压P70Mpa为就必须选用J1140A 型压铸机,从而千万不必要的浪费.
压射比压选的过小,就会使铸件产生充不满气孔等缺欠,从而影响铸件质量 . 压射比压一般按铸件的壁厚、复杂程度来选取, 常用的压铸合金所选用的压射比压见表3─1
表3─1 单位:mgf/cm*cm
压铸机压射比压在压铸机基本参数中已给出,它的计算公式如下: 4P1
P=──── ........................................(3─1) 10πD2
P─压射比压(Mpa)
P1─压射力(Kg)
D─压室直径(cm)
压铸机主要参数压射力在一定范围内是无级可调的,因此来选定某一压室直径后,通过调节压射力,来得到所需要的压射比压.
备,有助于发挥压铸机的效用,为您生产更满意.
第二节压铸机的合型力的确定
一、计算法确定压铸机的锁模力
锁模力是选用压铸机时首先要确定的参数,锁模力的作用主要是克服反压射力,锁紧模具的分型面,防止金属飞溅,以便压铸出合格的铸件.
压铸机的锁模力P可按公式93─2)计算:
P=K(P反+P法)/100(吨)
P反─压铸时的反压力(公斤)
P法─作于滑块楔紧面上的法向反压力(公斤)
K─安全系数,一般取K=1─1.3
1、反压力是压射过程中当金属液充满型腔的瞬间作用于型腔内而产生的, 反压力P按(3─3)计算.
P反=ΣF*P..............................(3─3)
ΣF─铸件总投影面积(cm*cm)
P─压射比压(Mpa)
铸件总投影面积ΣF=F铸+F浇+F余+F溢
F铸─铸件在公型面上的总投影面积(cm*cm)
F浇─浇道内浇口在公型面上的投影面积(cm*cm)
F余─余料在公型面上的投影面积(cm*cm)
F溢─溢流槽在分型面上的投影面积(cm*cm)
2、作用于斜块楔紧面上的反力(P法)的计算:
压铸时金属液是较高压力状态下充满型腔的,因此,在侧向活动的型芯,成型端面上会产生反作用力,侧向活动型芯,一般都采用斜销或斜滑块抽芯机构,( 图
3─1)
,这种结构会在楔块斜面产生法向力, 如侧向活动型芯成形面积较小或选压铸机时锁模力选取的余量较大时,可忽略法向力的影响,否则必须按(3─4)计算.
P=P*ΣF*tga(公斤)
P─压射比压(Mpa)
ΣF─活动型芯成型端面的投影面积的总和(cm*cm)
a─紧块的楔紧角(度)
对于液压抽芯器,如直接用插芯楔紧,则不需计算法向力的影响,如采用楔紧块楔紧,计算方法同上.
二、在已知模具分型面上铸件的总投影面积ΣF和所选用的压射比压后, 可直接从图查得所选用压铸机的型号.
第三节开模距离的核算
每一种压铸机都有动型板与静型板最大距离Lmax.最小距离Lmin动型板行程 S,
故对所设计的模具相应地提出下列要求:
1、压铸机合模后应能严密锁紧模具分型面.因此必须满足(3─9)(3─10).
H合=H1+H2>Lmin+K......................................(3─9)
H合=H1+H2>Lman─S─K...................................(3─10)
H合─合模后模具的总厚度(毫米)
H1─静模有效长度(毫米)
H2─动模有效长度(毫米)
K─安全值一般取20(毫米)
2、压铸机开模后,要求能顺利取出铸件.见表3─2
第三节压铸机的压室容量计算
第四节压铸机开型距离的计算
压铸锌合金
理化特性:具有良好的机械加工性能；机械制造根据化学成分不同，熔点为400~ 420℃，沸点920℃。

主要用途:广泛用于机械制造、汽车、玩具、工业等领域。

DC280热室压铸机技术参数表
熱室壓鑄設備最新技術動向
由於3C、汽車及航太產業的蓬勃發展，壓鑄件品質要求較以往更高，除了壓鑄技術的突破外，更需要高性能的壓鑄設備，因而壓鑄機設備技術發展朝向下列方向發展：
1. 超低速層流壓鑄：在0.03~0.7m/s之間速度調整，在極小的速度範圍內以即時回饋控制，可生產高強度、耐壓鑄件，並可以T6熱處理。

2.超高速壓鑄：8~10m/s之空射速度，實際射出時可於0.01秒內達到5m/s之高速，可生產耐壓高強度的薄工件，如筆記型電腦外殼0.8~1.3mm，手機外殼0.7~0.8mm。

3. 採用進流(Meter-in)節流方式進行高速控制：採用進流(Meter-in)節流閥使速度和能量都穩定。

所以強度、壁厚、耐久品等鑄造條件範圍擴大，適合於鋁鎂合金薄壁件的成形。

4. 高速充填完畢前之減速控制：可在0.01秒內達到3m/s之減速，防止鑄件毛邊產生。

5. 多段壓射系統：以增壓缸及壓射缸達到速度及壓力兼具的射出系統低速，高速、減速及壓射動作分別採用獨立的專用閥可以實現最佳的控制。

如圖4-12所示為日本東洋機械金屬公司多段壓射系統之油壓迴路圖。

資料來源：Toyo網站(2003/10)
圖4-12TOYO壓鑄機多段壓射系統
6. 射出監控系統：壓鑄技術是機器和模具的配合，再加上各個參數，如鎖模力、射料壓力、保壓時間、射料速度、二速起動點的調節、模溫及料溫的控制。

目前，先進的壓鑄機已內建參數輸入(如比例閥控制，甚至全閉環迴路控制)，免除因人工輸入的誤差。

控制系統可與中央電腦連接，直接存取每筆的成形設定參數，控制系統內建的品質監控軟體，可監測
資料來源：Frech網路(2003/10)
圖4-13Frech射出監控系統
7. 網路應用：控制系統可透過MODEM或網路卡上網，與機器生產商的電腦連線。

機器生產商可利用網際網路進行診斷，並直接進行修正；系統更新亦可透過上網執行；更可透過直接監控成形曲線、參數選定及鑄件質量，替用戶修改成形參數或建議更佳之成形方式。

8. 全電氣式精密壓鑄機：為德國FRCH公司於1999年6月於GIFA展覽中推出，以AC伺服馬達驅動。

控制系統以全新面貌出現，包括使用以Pentium Ⅲ為發展基礎的多微處理器實時操作系統。

壓射系統不再是傳統的二速射料，而是無段變速全閉環式射料系統。

操作介面有多種語言選擇(包括中文)。

功能鍵輸入，使用容易。

控制系統更可上網連線，與設備原廠作遠距故障診斷。

9. 觸變成形：觸變成形(Thixoforming)或者半固體成形(Semi-Solid Metal Forming,SSM)是指成形金屬在半固態下接近最終尺寸的成形加工方法。

雖然技術仍在發展當中，但結合了鑄造和鍛壓的傳統優勢，包括：(1) 在一個壓鑄件中形成複雜的零件形狀；(2) 高尺寸精度(接近於最終尺寸)；(3) 可以生產具有特殊機械性能的零件，因為他們具有均質、精細晶體的無氣孔組織結構。

因此，很適合於製造汽車工業輕重量結構的高應力零件。

目前工研院材料所正進行鋁、鎂合金觸變成形製程相關的研究。

压铸件常见缺陷影响因素
注：A类因素：取决于模具设计与制造。

B类因素：大都取决于压铸机性能及压铸参数选择。

锌合金压铸件起泡缺陷分析
锌合金压铸件目前广泛应用于各种装饰方面，如家具配件、建筑装饰、浴室配件、灯饰零件、玩具、领带夹、皮带扣、各种金属饰扣等，因而对铸件表面质量要求高，并要求有良好的表面处理性能。

而锌合金压铸件最常见的缺陷是表面起泡。

缺陷表征：压铸件表面有突起小泡。

压铸出来就发现。

抛光或加工后显露出来。

喷油或电镀后出现。

产生原因：
1．孔洞引起：主要是气孔和收缩机制，气孔往往是圆形，而收缩多数是不规则形。

（1）气孔产生原因：a 金属液在充型、凝固过程中，由于气体侵入，导致铸件表面或内部产生孔洞。

b 涂料挥发出来的气体侵入。

c 合金液含气量过高，凝固时析出。

当型腔中的气体、涂料挥发出的气体、合金凝固析出的气体，在模具排气不良时，最终留在铸件中形成的气孔。

（2）缩孔产生原因：a 金属液凝固过程中，由于体积缩小或最后凝固部位得不到金属液补缩，而产生缩孔。

b 厚薄不均的铸件或铸件局部过热，造成某一部位凝固慢，体积收缩时表面形成凹位。

由于气孔和缩孔的存在，使压铸件在进行表面处理时，孔洞可能会进入水，当喷漆和电镀后进行烘烤时，孔洞内气体受热膨胀；或孔洞内水会变蒸气，体积膨胀，因而导致铸件表面起泡。

2．晶间腐蚀引起：
锌合金成分中有害杂质：铅、镉、锡会聚集在晶粒交界处导致晶间腐蚀，金属基体因晶间腐蚀而破碎，而电镀加速了这一祸害，受晶间腐蚀的部位会膨胀而将镀层顶起，造成铸件表面起泡。

特别是在潮湿环境下晶间腐蚀会使铸件变形、开裂、甚至破碎。

（如右图1）
3．裂纹引起：水纹、冷隔纹、热裂纹。

水纹、冷隔纹：金属液在充型过程中，先进入的金属液接触型壁过早凝固，后进入金属液不能和已凝固金属层熔合为一体，在铸件表面对接处形成叠纹，出现条状缺陷，见图2。

水纹一般是在铸件表面浅层；而冷隔纹有可能渗入到铸件内部。

热裂纹：
a 当铸件厚薄不均，凝固过程产生应力；
b 过早顶出，金属强度不够；
c 顶出时受力不均
d 过高的模温使晶粒粗大；
e 有害杂质存在。

以上因素都有可能产生裂纹。

当压铸件存在水纹、冷隔纹、热裂纹，电镀时溶液会渗入到裂纹中，在烘烤时转化为蒸气，气压顶起电镀层形成起泡。

解决缺陷方案：
控制气孔产生，关键是减少混入铸件内的气体量，理想的金属流应不断加速地由喷嘴经过分
流锥和浇道进入型腔，形成一条顺滑及方向一致的金属流，采用锥形流道设计，即浇流应不断加速地由喷嘴向内浇口逐渐减少，可达到这个目的。

在充填系统中，混入的气体是由于湍流与金属液相混合而形成气孔，从金属液由浇铸系统进入型腔的模拟压铸过程的研究中，明显看出浇道中尖锐的转变位和递增的浇道截面积，都会使金属液流出现湍流而卷气，平稳的金属液才有利于气体从浇道和型腔进入溢流槽和排气槽，排出模外。

对于缩孔：要使压铸凝固过程中各个部位尽量同时均匀散热，同时凝固。

可通过合理的水口设计，内浇口厚度及位置，模具设计，模温控制及冷却，来避免缩孔产生。

对于晶间腐蚀现象：主要是控制合金原料中有害杂质含量，特别是铅<0.003％。

注意废料带来的杂质元素。

对于水纹、冷隔纹，可提高模具温度，加大内浇口速度，或在冷隔区加大溢流槽，来减少冷隔纹的出现。

对于热裂纹：压铸件厚薄不要急剧变化以减少应力产生；相关的压铸工艺参数作调整；降低模温。